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ANSYS獲台積電TSMC-SoIC先進3D晶片堆疊技術認證
ANSYS針對台積電創新系統整合晶片(TSMC-SoIC)先進3D晶片堆疊技術開發的解決方案已獲台積電認證。SoIC是一種運用Through Silicon Via(TSV)和chip-on-wafer接合製程,針對多晶粒堆疊系統層級整合的先進互連技術,對高度複雜、要求嚴苛的雲端和資料中心應用而言,能提供更高的電源效率和效能。
ANSYS的SoIC多物理場(Multiphysics)解決方案支援萃取(Extraction)多晶粒共同模擬 (Co-simulation) 和共同分析 (Co-analysis)、電源和訊號完整性分析、電源和訊號電子遷移(Electromigration, EM)分析以及熱和熱應力分析。
除SoIC認證外,台積電也驗證了運用ANSYS RedHawk、ANSYS RedHawk-CTA、ANSYS CMA、和ANSYS CSM的最新Chip-on-Wafer-on-Substrate (CoWoS) 封裝技術參考流程,以及對應的系統層級分析晶片模型。
台積電設計基礎架構行銷事業部資深協理Suk Lee表示,台積電對與ANSYS合作推出TSMC-SoIC的成果感到非常滿意。這讓客戶可以滿足雲端和資料中心應用持續增長的效能、可靠度和電源需求。本次合作結合了ANSYS的完整晶片-封裝共同分析(Chip-package Co-analysis)解決方案及台積電的SoIC先進製程堆疊技術,來因應複雜的3D-IC封裝技術多物理場挑戰。
ANSYS總經理John Lee表示,ANSYS的3D-IC解決方案因應了複雜的多物理場挑戰,滿足嚴苛的電源、效能、散熱和可靠度需求。ANSYS提供完整晶片感知(Chip Aware)系統和系統感知(System Aware)晶片signoff解決方案,幫助共同客戶更有信心地加速設計整合。
ANSYS完成最新台積電5奈米FinFET製程技術認證
台積電和ANSYS透過全新認證和完整半導體設計解決方案,幫助共同客戶滿足新世代行動、網路、5G、人工智慧(AI)、雲端和資料中心應用持續增長的創新需求。
這些尖端應用的進步持續推動電源與熱限制環境中的效能極限。尤其在AI應用部分,包括雲端與邊緣運算的訓練及資料推論,都需要功率更高且功能更強大的高效能處理器。
台積電針對其最新5奈米(nm) FinFET製程技術進行了ANSYS RedHawkTM和ANSYS Totem TM多物理場(multiphysics)解決方案的認證。這些認證包括萃取(extraction)、電源完整性和可靠度、訊號電子遷移(electromigration, EM) 和熱可靠度分析、以及統計EM預算(SEB) 分析。這些認證最佳化行動和高效能運算(HPC)應用,支援台積電最先進製程技術的低耗電解決方案。
台積電設計基礎架構行銷事業部資深協理Suk Lee表示,ANSYS解決方案針對台積電領先業界的5奈米FinFET、7奈米、以及7奈米FinFET Plus製程認證,讓共同客戶因應不斷增長的效能、可靠度和電源挑戰更有信心地確認並認證其設計。台積電和ANSYS合作的成果豐碩,主要幫助客戶在尖端AI、資料中心、雲端和行動應用方面等高成長市場獲得成功。
ANSYS總經理John Lee表示,多物理場分析支援7nm及更小的FinFET晶片設計。ANSYS很榮幸能與台積電合作,提供解決方案幫助共同的客戶達成對於電源、效能、晶片面積和可靠度的目標。
ANSYS發表全新ANSYS 2019 R1解決方案
ANSYS透過全新發表ANSYS 2019 R1的使用便利性和新功能,使模擬更無所不在。ANSYS 2019 R1從革命性的ANSYS Fluent使用體驗、超精確積層製造解決方案,到新ANSYS Motion產品線導入的突破性功能,讓各領域及產業的工程師皆能開發最創新的產品。
5G、自駕車和電氣化等大趨勢正急遽改變產品開發流程,使得公司難以吸引及留住跟得上變化速度的工程師。ANSYS全模擬產品系列的新功能讓工程師,不論其專業能力水平,皆能更快、更直覺地全程模擬,將生產力最大化。工程師能運用ANSYS 2019 R1迭代(iterate)概念、模擬結果並驗證設計,不僅更快、更容易,並且不會犧牲動力或正確性。
ANSYS 2019 R1導入全新ANSYS Fluent使用體驗,以通過市場考驗的解決方案為基礎,改善工作流程且不犧牲精確度。工程師能在ANSYS Fluent下使用完整的單一視窗解決方案,全程享有速度和簡化的好處。全新體驗簡化ANSYS Fluent工作流程,包含從匯入的電腦輔助設計產生網格與排除常見工作的使用障礙,讓用戶以更少的訓練更快迭代。
以用戶為中心的提升能解決更多問題。它以任務為基礎的工作流程搭配平行處理,產生支援Mosaic的Poly-Hexcore網格的速度能提升10倍,因此用戶能在更短時間內完成更多模擬。
實現高效5G前端設計 模擬工具扮要角
為實現5G標準所設定的技術性能目標,新技術的引進勢在必行,以打造更高效能的射頻系統。對此,安矽思(ANSYS)資深應用工程師吳俊昆指出,5G有望在2019開始蓬勃發展;不過,進入5G時代後,許多關於毫米波的應用和技術也應運而生,因而會出現眾多新挑戰。
像是需要較小的物理尺寸、較短的波長及更高的設計靈敏度;更多新的材料需進行測試;頻率越高帶來越多的損耗,因此必須有效避免;以及溫度影響變得越來越顯著,像是由於熱漲冷縮影響,有可能出現中午能夠收到5G訊號,但到夜晚卻無法等狀況,這些都是邁入5G毫米波設計時需要面臨的挑戰。
國家儀器(NI)大中華暨東南亞區域技術經理連俊憲則表示,5G潛在商機十分龐大,像是車聯網、智慧路燈、智慧城市等應用都未來都將以5G為基礎;然而,要實現這些應用,重點在於5G元件的設計須符合3GPP等標準組織所訂出的規範,帶給消費者良好的使用體驗。
連俊憲進一步說明,不過,6GHz以上的5G毫米波應用,最主要的挑戰便是損耗,而要補足損耗,實現5G應用,前端須添加更多濾波器、功率放大器等,不僅會帶來更多的設計挑戰,也勢將會增加設計成本和時間。因此,這是目前5G射頻系統(RF和毫米波)須解決的困境。
因此,要克服上述挑戰,設計出能因應高頻應用的5G射頻系統,於實體設計時便需要有完善的模擬工具從旁輔助,以便先行驗證。為此,安矽思和國家儀器都備有相關模擬方案,進而簡化設計難度與成本。
例如安矽思旗下的ANSYS HFSS軟體,目的在計算各種各樣的微波、RF和高速數位化等問題。該產品提供三維全波精度的模擬技術,從而實現 RF和高速設計,透過高級電磁場求解器和高效諧波平衡和瞬態電路求解器之間的動態連結,進而加快反覆運算和物理原型製作的時程,滿足工程團隊於天線、RF微波元件、高速互連、連接器、IC封裝和 PCB等設計需求。
至於NI則是提供Visual System Simulator,Visual System Simulator(VSS),為當今複雜的通訊系統提供了一個完整的軟體設計環境。該產品使工程師們能夠在通訊設計中為每個底層元件設計合適的系統架構,制定適當的規範。與AWR的旗艦射頻/微波設計套件Microwave Office一樣,VSS也建立在AWR獨特的統一資料模型之上,實現了系統和電路的協同模擬。
安矽思RedHawk-SC問世 高效能模擬方案滿足先進製程設計
為降低先進製程設計難度,加快產品開發時程,安矽思(ANSYS)宣布推出新一代解決方案RedHawk-SC,以因應複雜的多層物理場(Multiphysics)挑戰,包括晶片熱效應、老化(Aging)、熱感知統計電子遷移預算(Statistical Electromigration Budgeting, SEB)、靜電放電(Electrostatic Discharge;ESD)及製作給整個封裝與系統做模擬的晶片功率模型(Chip Power Model, CPM)等;該產品應用範圍包含7和5奈米(nm)等先進製程節點。
安矽思半導體事業部副總裁暨總經理John Lee表示,不論是汽車、消費性電子產品、行動裝置等市場的半導體IC設計,皆朝高能源效率、高效能、高可靠性方向發展;特別是走到先進製程階段(7奈米和5奈米),晶片體積越來越小,但功能不斷增加,使得製程愈來愈複雜,對於物理場的模擬計算需求是過往的十倍以上。
Lee說明,以往2x奈米、1x奈米晶片在設計、驗證的階段,可能只須模擬2~3種物理場狀況(如只測試晶片熱效應、電源損耗等)。然而,隨著晶片製程愈來愈複雜,為確保IC產品的可靠度並降低其電源損耗,晶片在設計和驗證時,須模擬、運算的項目也逐漸增加,不僅僅是基本的電源、產品壽命,像是連ESD、SEB等因素都須納入測試,模擬工具的運算效能也因而須跟著提升。
為此,安矽思推出RedHawk-SC解決方案,該產品以ANSYS SeaScape為基礎,具備大數據架構以因應電子系統設計及模擬設計需求,同時還具有高度可擴展性,能進行參數掃描和分析;並可線性擴展容量和性能,以支援設計人員於封裝和系統設計時提升晶片可靠性,降低開發成本。
Lee進一步說明,RedHawk-SC有兩個主要特點,首先是支援高度擴展性的彈性計算引擎,可透過雲端或是客戶端為主的平台,提供以Linux核心的方案,快速、大量的增加運算規模,進而加產品模擬速度;另外一個特點是大數據分析,在現今的晶片設計當中,有數百、數千萬的資料數據,設計人員很難在短時間內掌握所需的資訊,而透過大數據分析可讓設計人員很快的得知所需資訊,降低搜尋資料時間,加快產品開發時程。
除此之外,Lee提到,RedHawk-SC還具備機器學習功能。在進行IC設計時,由於運算量大,因此會有許多種運算結果(上百或上千),而究竟哪些是正確答案正確,哪些結果又需要修正,多是仰賴資深研發人員進行判斷。而為了讓資淺的工程師能快速汲取資深人員的經驗,加快產品開發時程,RedHawk-SC便透過機器學習,將這些數百、數千計的運算結果加以分類、歸納,讓設計人員能輕易了解遭遇到何種狀況及如何排除,如此一來便可加快產品設計時程。
天線/訊號處理越靠越近 設計模擬面臨新挑戰
對無線通訊設備而言,天線是一個必要卻必須小心處理的元件。傳統上,為了避免訊號收發受到干擾,天線周圍多半會有淨空區,讓天線跟其他電子元件或金屬保持安全距離。而隨著技術進步,天線周圍的淨空區越來越小,甚至發展出無淨空區的天線方案,使得天線得以跟其他元件比鄰而居。然而,天線跟訊號處理單元越靠越近,在工程上仍是一大挑戰。
安矽思(Ansys)產品管理總監Larry Williams表示,相信所有從事無線通訊應用開發的工程師都能感受到天線跟訊號處理單元越靠越近的產品設計趨勢。展望即將到來的5G通訊時代,由於導入毫米波通訊技術,巨大的線路損失使得天線必須跟射頻前端(RF Frontend)整合在同一個封裝中,這為晶片設計跟封裝業者帶來極大的設計挑戰。
Williams進一步解釋,因為採用Antena in Package(AiP)技術,工程師在開發毫米波通訊解決方案時,將更依賴精確的模擬工具,而不是等到產品設計完成,原型(Prototype)裝置生產出來後再來針對實物進行量測。因為這種整合了射頻前端跟天線的複雜模組,除了只能用OTA手法來測試之外,還有很多行為參數根本無法用實測的方式取得,只能靠模擬工具估算。
事實上,回顧無線通訊的發展歷史,模擬跟模型在工程師研發的過程中,扮演的角色越來越吃重的。在西元2000年前後,無線通訊業界開始探討用CMOS設計RF電路的可行性,但當時由於缺乏準確的模擬工具跟模型,設計工程師很難掌握RF CMOS元件的行為模式,因此設計開發的速度難以取得突破。直到可靠的RF CMOS模型出現後,RF CMOS元件的開發才得以加速。如今,用CMOS製作RF電路,對業界已經幾乎不成問題。
Williams認為,AiP將會循著RF CMOS發展的歷史軌跡前進。因為目前讓業界感到棘手的AiP設計難題,答案也是模擬工具跟模型。有鑑於此,Ansys早早就已經投入開發相關工具跟解決方案,並已經有產品可以提供給客戶。
目前對Ansys來說,下一個挑戰是天線、射頻前端跟訊號處理單元的終極整合。有些走得比較快的毫米波通訊技術開發商,已經在著手挑戰這個難題。Williams也坦言,目前Ansys還沒有對應的工具可以滿足這類客戶的需求。但這是無線通訊未來必然的發展方向,因此Ansys將會跟這些前瞻型的客戶密切合作,以推出相關對策。