3D-IC将多个硅芯片组合到一个封装中，该封装比传统的片上系统（SoC）更大，更复杂。毫无疑问，这些创新设计正在彻底改变半导体行业。

与传统 SoC 相比，3D 集成电路具有多种性能优势。由于其集成的堆叠设计，它们消除了定义单个芯片最大尺寸的光罩限制。它们提供更快的信号速度和更低的功耗要求。将存储器小芯片直接堆叠在逻辑之上可最大限度地减少延迟。3D-IC允许在单个集成系统中应用不同的硅工艺技术，从而实现设计创新。

凭借其更低功耗、更高集成密度和更快数据速率的潜力，3D-IC有望帮助实现5G和6G网络、工业物联网（IIoT）、产品自主性、车辆电气化和其他新兴技术趋势的承诺。根据它们能够超越任何单个芯片的程度，3D-IC代表了全球半导体行业的未来。

但是，您的团队是否为这一未来做好了准备？除了显著的优势外，3D-IC还为在单芯片设计上取得成功的产品开发组织带来了一些艰巨的挑战。

改变IC设计：文化影响

最大的挑战之一是文化。随着3D IC彻底改变市场，它们也悄然彻底改变了全球半导体行业的基础产品开发流程。

3D-IC革命正在模糊系统和硅之间的界限，因为三个传统上独立的设计学科 —— 芯片设计、封装设计和电路板设计——现在正在合并。成功设计和制造3D-IC需要所有三个学科之间的显着协同作用。

由于设计跨越多个芯片，这些芯片的封装成为更大系统的一个组成部分，这意味着芯片和封装设计人员必须同时协作优化其解决方案。例如，由于逻辑块分散在两个或多个芯片上，它们通过位于封装基板或转接板层中的布线进行通信，从而将封装设计与芯片的平面规划相结合。小芯片垂直堆叠在其他小芯片之上，并通过直接微凸块触点连接，进一步模糊了封装和芯片之间的界限。大型3D IC基板上的互连布线 - 这是芯片和电路板策略的复杂混合，如非曼哈顿路由，河流路由和电磁建模 - 也需要跨功能，并发设计方法。

3D-IC的复杂堆叠设计继续模糊硅和系统之间的界限。随着每个芯片的封装成为更大系统的一部分，芯片、电路板和封装设计人员必须协同工作，同时优化整体产品性能。Ansys仿真平台旨在管理此类多物理场、跨学科工程分析，提供一流的物理场功能以及无缝工作流程和设计自动化。

虽然每家公司管理这些复杂工程问题的流程都不同，但芯片、封装和电路板之间的简单分离现在已被彻底消除。

问题出在哪里？突然之间，人们就不清楚谁负责什么，以及谁对给定的3D-IC设计的最终成功负责。谁的优先事项更重要？谁来做最后的签核？跨职能协作究竟应该如何实现？在许多组织中，传统的产品设计团队正在增加全新的能力和角色。更具挑战性的是，今天，这些团体通常甚至不存在于同一家公司。

在新的3D-IC世界中，跨职能和跨学科的专家现在需要作为一个紧密团结的团队一起工作，每天在设计的各个方面积极合作。他们需要同时优化电路板、封装和芯片。功能孤岛和以学科间交接为特征的系列设计过程必须被凝聚力，并行设计和团队合作所取代。

同样重要？技术影响

半导体制造商如何支持这种新的协作水平？一个关键的要求是解决他们的第二大挑战：采用专为3D-IC所需的并发系统级设计而构建的新技术方法。如今，产品开发团队不仅需要在系统级别优化设计（考虑组件相互作用和连接点），还需要考虑以前从未分析过的新颖物理场。

仅举一例，功耗是3D-IC设计的主要约束，优化这一性能方面需要真正的多物理场方法。必须从最早阶段考虑机械分析，包括对封装的应力和翘曲进行建模。它必须与平面规划同时进行分析，因为热和不热组件的次优放置可能会对应力、翘曲和最终功耗产生灾难性影响。另一个新颖的多元挑战是消除基板上组件之间低频电源振荡所需的跨功能分析。

传统的单物理场仿真工具，以串行方式应用于不同的功能，根本无法应对3D-IC设计的挑战。

.在当今快节奏、竞争激烈的环境中，这两种选择都不支持成功。

Ansys平台：一种新方法

有个好消息。Ansys开发了一个专门用于协作和并行3D-IC设计的平台。Ansys平台是一个现代概念，专为3D-IC而构建。

凭借50年的行业领先地位，Ansys提供设计最佳3D-IC设计所需的黄金标准革命仿真解决方案。这些包括电源完整性，可靠性，电磁学（EM），热，计算流体动力学（CFD）和机械分析。现在，Ansys通过开放、灵活、可扩展和高容量的设计平台提供这些功能，使产品开发团队能够将整个3D-IC设计置于实际操作参数之下，并同时优化多个物理场。

虽然大型、资源充足的公司受益于垂直整合的文化，这种文化可以实现跨学科协作，并且他们可以更轻松地引入定制的硅设计，但规模较小、水平整合度更高的公司可能难以实现优化3D-IC所需的团队合作和跨职能协作水平。

通过利用统一的Ansys平台，每个产品开发团队都可以在共享的多物理场设计生态系统中轻松跨职能部门进行协作。Ansys的设计自动化、协同工作流程和一流的多物理场产品组合支持3D-IC创新，并加快新设计的上市速度，同时不牺牲分析严谨性。

Ansys平台支持快速、经济高效地考虑多种物理效应、多个集成点和系统级性能。它将所需的专业知识（包括新颖的物理特性）封装在一个直观、易于使用的解决方案中，供整个跨职能设计团队使用。

随着硅和系统之间的界限不断模糊，Ansys专注于快速、简便的组件和系统级分析和验证，帮助应对这些挑战。