Solving issues of integrated circuits by 3D-stacking Meeting with the era of power, integrity attackers and NRE explosion and a bit of future

2008 ◽  
Author(s):  
Takayasu Sakurai
Keyword(s):  
Integrated Circuits ◽  
Power Integrity ◽  
3D Stacking

Timing analysis and power integrity of integrated circuits in technologies below 60nm

2019 ◽  
Author(s):  
Μιχαήλ Τσιαμπάς
Keyword(s):  
Integrated Circuits ◽  
Timing Analysis ◽  
Deep Submicron ◽  
Power Integrity

Η τεχνολογία συνεχίζει να εξελίσσεται, μειώνοντας τα μεγέθη των τρανζίστορ αποσκοπώντας και στη μείωση των ονομαστικών τάσεων τροφοδοσίας ως τον ευκολότερο τρόπο μείωσης του αποτυπώματος ισχύος. Ταυτόχρονα, οι σύγχρονες deep submicron τεχνολογίες, έχουν σταματήσει να ακολουθούνε το νόμο του Moore αναφορικά με τα όρια τάσης, μειώνοντας το περιθώριο κανονικής λειτουργίας για κάθε device στα ολοκληρωμένα κυκλώματα. Επιπλέον, η μείωση των μεγεθών των τρανζίστορ οδηγεί σε αναλογική αύξηση της αντοχής των μεταλλικών στρωμάτων, ειδικά στις χαμηλότερες στρώσεις μετάλλων. Η βιομηχανία κινείται σταδιακά προς την κατεύθυνση της παραγωγής κυκλωμάτων Multi-core, Multi-die και Multi-GHz, γεγονός που συνεπάγεται μεγαλύτερα ολοκληρωμένα κυκλώματα, που λειτουργούν σε ακόμη υψηλότερες συχνότητες. Το μέγεθος των σύγχρονων ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, τόσο από την άποψη του αριθμού των στοιχείων όσο και του μεγέθους του δικτύου διανομής ισχύος, καθώς και η ταυτόχρονη λογική μετάβαση των devices σε υψηλές συχνότητες (με μεγαλύτερη ταχύτητα) και η μεγαλύτερη αντίσταση του δικτύου παροχής ηλεκτρικού ρεύματος επιδεινώνουν τον θόρυβο τροφοδοσίας (πτώση τάσης) κατά τη λειτουργία του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Το φαινόμενο της πτώσης τάσης είναι πλέον το σημαντικότερο πρόβλημα, δημιουργόντας πάντα στους σχεδιαστές μια αμφιβολία για το εάν η τάση που φτάνει στα λογικά κελιά είναι αρκετή για να είναι τα καταστήσει λειτουργικά. Μικρές αλλαγές στην τάση τροφοδοσίας μπορούν να προκαλέσουν εκθετικές αλλαγές στις καθυστερήσεις των πυλών, οι οποίες μπορεί να προκαλέσουν προβλήματα χρονισμού, εκτός εάν υπάρξει μια μεθοδολογία που να μπορεί να γνωρίζει και να χρησιμοποιεί την ακριβή τάση πανω απο καθε device του ολοκληρωμένου κατα τη διάρκεια της ανάλυσης χρονισμού. Η σύνδεση του φαινομένου της πτώσης τάσης και του στατικού χρόνου καθίσταται απαραίτητη. Ακόμη και τα χειρότερα μονοπάτια που προκύπτουν πραγματοποιώντας μια Στατική Ανάλυση Χρόνου μπορεί να είναι πολύ ευαίσθητα στις διακυμάνσεις τάσης, επομένως μπορεί να υπάρχει κάποιος συνδιασμός διανυσμάτων εισόδου για προσομοίωση το οποίο θα προκαλέσει παραβίαση του χρονισμού. Στον χώρο του EDA, οι αναλύσεις πάντα στοχεύουν στις χειρότερες συνθήκες. Η ανάλυση Ακεραιότητας Ισχύος απαιτεί την δημιουργία δραστηριότητας στο υπο δοκιμή ολοκληρωμένο κύκλωμα, κάτι το οποίο προέρχεται είτε από vectorless μεθόδους είτε από vector driven, προκειμένου να εντοπιστεί η χειρότερη περίπτωση πτώσης τάσης και μέγιστης κατανάλωσης ενέργειας. Από την άλλη πλευρά, η παραδοσιακή Ανάλυση Χρόνισμού δεν καταφέρνει να συμπεριλάβει το φαινόμενο της πτώσης τάσης χωρίς να παράξει πολυ πεσιμιστικά αποτελέσματα. Λαμβάνοντας υπόψην την πολυπλοκότητα των σύγχρονων ολοκληρωμένων, τον αριθμό όλων των δυνατών εισόδων και τις αλληλεπιδράσεις που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης, είναι πρακτικά αδύνατο να βρεθεί ο συνδιασμός εισόδων, ο οποίος να οδηγήσει στη χειρότερη πτώσης τάσης και συνεπώς στη χειρότερη καθυστέρηση του ολοκληρωμένου, συνιστώντας ένα πρόβλημα που δεν μπορεί να επιλυθεί αναλυτικά.Στη παρούσα διατριβή παρουσιάζονται καινοτόμες μεθοδολογίες τόσο για την Ανάλυση Ακεραιότητας Ισχύος όσο και για την Ανάλυση Χρόνισμου των σύγχρονων Ολοκληρωμένων Κυκλωμάτων σε τεχνολογίες πολύ μικρών διαστάσεων. Οι μεθοδολογίες που παρουσιάζοντια συμμορφώνονται με όλα τα βιομηχανικά πρότυπα (μορφές αρχείων και εργαλεία). Η ανάλυση ακεραιότητας ισχύος αποτελείται από έναν πολύ γρήγορο και εξαιρετικά ακριβή προσομοιωτή με δυνατότητα προσομοίωσης του δικτύου τροφοδοσίας, αντιμετωπίζοντας το πρόβλημα των άρρηκτα συνδεδεμένων επιπτώσεων της πτώσης τάσης στο χρονισμό, κατά τη λειτουργία του ολοκληρωμένου κυκλώματος. Η μεθοδολογία υπολογίζει επίσης τη χειρότερη τάση τροφοδοσίας για όλα τα devices. Οι προτεινόμενες μεθοδολογίες ανάλυσης χρονισμού έχουν αποδειχθεί πολύ πιο ακριβείς σε σχέση με τις υφιστάμενες μεθοδολογίες στο χώρο, εισάγοντας τη στατιστική Δυναμική Ανάλυση Χρόνου με βάση τα αποτελέσματα της προτεινόμενης μεθοδολογίας Ανάλυσης Ισχύος. Για τα τμήματα στατιστικών εκτιμήσεων των μεθοδολογιών, χρησιμοποιήθηκε ένας ισχυρός μηχανισμός στατιστικής πρόβλεψης σε δύο υλοποιήσεις λογισμικού.

Flip Chip Underfill RF Characterization

2019 ◽  
Vol 2019 (1) ◽  
pp. 000243-000247
Author(s):  
Robert B. Paul ◽  
A. Ege Engin ◽  
Jerry Aguirre
Keyword(s):  
Integrated Circuits ◽  
Integrated Circuit ◽  
High Speed ◽  
Flip Chip ◽  
Power Integrity ◽  
Cavity Resonators ◽  
Dielectric Characterization ◽  
Noise Coupling ◽  
Solder Bumps ◽  
Underfill Material

Abstract To develop reliable high-speed packages, characterization of the underfill material used in the flip-chip process has become of greater importance. The underfill, typically an epoxy resin-based material, offers thermal and structural benefits for the integrated circuit (IC) on package. With so many inputs and outputs (IOs) in close proximity to one another, the integrated circuits on package can have unexpected signal and power integrity issues. Furthermore, chip packages can support signals only up to the frequency where noise coupling (e.g., crosstalk, switching noise, etc.) leads to the malfunctioning of the system. Vertical interconnects, such as vias and solder bumps, are major sources of noise coupling. Inserting ground references between every signal net is not practical. For the solder bumps, the noise coupling depends on the permittivity of the underfill material. Therefore, characterizing the permittivity of the underfill material helps in predicting signal and power integrity issues. Such liquid or semi-viscous materials are commonly characterized from a simple fringe capacitance model of an open-ended coaxial probe immersed in the material. The open-ended coaxial method, however, is not as accurate as resonator-based methods. There is a need for a methodology to accurately extract the permittivity of liquid or semi-viscous materials at high frequencies. The proposed method uses solid walled cavity resonators, where the resonator is filled with the underfill material and cured. Dielectric characterization is a complex process, where the physical characteristics of the cavities must be known or accurately measured. This includes the conductivity of the conductors, roughness of the conductors, the dimensions of the cavity, and the port pin locations. This paper discusses some of the challenges that are encountered when characterizing dielectrics with cavity resonators. This characterization methodology can also be used to characterize other materials of interest.

Some applications of electron beam microanalysis techniques in VLSI process evaluation

1983 ◽  
Vol 41 ◽  
pp. 160-161
Author(s):  
Simon Thomas
Keyword(s):  
Integrated Circuits ◽  
Process Evaluation ◽  
Large Scale ◽  
Technology Development ◽  
Analytical Techniques ◽  
Successful Implementation ◽  
Analysis Of Failures ◽  
Characterization Of Materials ◽  
Circuits Vlsi

Trends in the technology development of very large scale integrated circuits (VLSI) have been in the direction of higher density of components with smaller dimensions. The scaling down of device dimensions has been not only laterally but also in depth. Such efforts in miniaturization bring with them new developments in materials and processing. Successful implementation of these efforts is, to a large extent, dependent on the proper understanding of the material properties, process technologies and reliability issues, through adequate analytical studies. The analytical instrumentation technology has, fortunately, kept pace with the basic requirements of devices with lateral dimensions in the micron/ submicron range and depths of the order of nonometers. Often, newer analytical techniques have emerged or the more conventional techniques have been adapted to meet the more stringent requirements. As such, a variety of analytical techniques are available today to aid an analyst in the efforts of VLSI process evaluation. Generally such analytical efforts are divided into the characterization of materials, evaluation of processing steps and the analysis of failures.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document