Các nhà thiết kế chất bán dẫn tập trung vào việc phát triển các thiết bị như BGAs, chip lệch, mô-đun gồm nhiều chip (MCMs), khuôn kiểu ngăn xếp và các bộ khung bọc chì. Các kỹ sư trong ngành này phải đối mặt với rất nhiều thách thức – rất nhiều trong số đó thuộc lĩnh vực đa ngành, tập trung vào lĩnh vực cơ khí, nhiệt và điện từ.

Động lực của ngành này là nhu cầu không ngừng trong việc thu nhỏ đặc điểm về kích thước. Các bộ xử lý mới nhất sử dụng các transitor với kích thước cỡ 28 nanomet hoặc nhỏ hơn. Về mặt nhiệt học, sự thu nhỏ này dẫn đến mật độ công suất tăng lên với nhiệt độ của lớp chuyển tiếp cao hơn và sự chênh lệch nhiệt lớn hơn trong khuôn và bó mạch. Ngoài ra, các nhà thiết kế bó mạch phải giải quyết các vấn đề phức tạp về về hình dạng đang ngày càng gia tăng trong các loại bó mạch mới hơn, chẳng hạn như mô-đun nhiều chip (MCMs) và khuôn kiểu ngăn xếp. Các thiết kế phải bao gồm có các hiệu ứng cấp bảng mạch và hệ thống.

 

HFSS có thể sản xuất ra các mô hình chính xác của các cầu nối, các lớp chuyển tiếp và dọc đường truyền dữ liệu cho các ứng dụng trong mô phỏng hệ thống toàn diện bằng cách sử dụng DesignerSI.

Trong ngành cơ khí, các ứng xử phi tuyến tính cũng được đưa vào thiết kế của chất bán dẫn, bao gồm độ mỏi, sự phân tách lớp, độ biến dạng từ biến (độ rão), độ cong vênh và nứt gãy. Các kỹ sư cũng phải giải quyết sự phức tạp về hình dạng hình học ngày càng tăng, các thuộc tính vật liệu phi tuyến tính và các hành vi ứng xử đa ngành như ứng suất cơ nhiệt và nung thuần trở.

Các quy định ngày càng cao của chính phủ làm phức tạp thêm thiết kế của chất bán dẫn, với kỳ vọng vào một quy trình sản xuất thân thiện với môi trường và các chất bán dẫn không pha chì. Trong lĩnh vực điện từ, các nhà thiết kế phải đối mặt với yêu cầu tốc độ truyền tín hiệu ngày càng tăng và tổng tiêu hao năng lượng phải giảm xuống, dẫn tới nhiều giải pháp toàn vẹn tín hiệu và năng lượng ngày càng trở nên khó khăn hơn cũng như những sự cố ngày càng tăng về giao thoa điện từ trên kênh đường truyền tốc độ cao.

Để giải quyết những khó khăn trên, ANSYS (Phần mềm mô phỏng kỹ thuật đa lĩnh vực hàng đầu thế giới) đưa ra hàng loạt công cụ đa ngành.

Sản xuất chất bán dẫn

Để loại bỏ các biến chứng trong quá trình sản xuất, bạn có thể sử dụng phần mềm ANSYS Fluent để mô phỏng quy trình sản xuất miếng (lát) bán dẫn, gồm có khắc mòn và làm sạch cũng như sản xuất khối như hàn SMTs và quy trình hồi lưu đóng gói bó mạch.

Quản lý nhiệt

Phần mềm ANSYS Icepak cho phép chi tiết hóa các phân tích truyền dẫn, đối lưu và bức xạ trên nhiều loại bọc kiện khác nhau, gồm có ảnh hưởng của bố cục vết quét đến thiết kế nhiệt. Các dữ liệu nung thuần trở có thể được nhập vào mô phỏng SI/SP qua sản phẩm SIwave. Các kỹ sư có thể tối ưu hóa thông qua thiết kế bằng cách sử dụng các công cụ từ ANSYS, nhận dạng và phân giải các ảnh hưởng của các vật liệu mạ và vật liệu dán chip (underfill materials). Do kiến trúc tương thích của mình, bộ sản phẩm của ANSYS giao tiếp với các công cụ của các đối tác công nghiệp được chọn lọc, cho phép các giải pháp tích hợp giúp mở rộng tính năng và hiệu quả của quá trình mô phỏng. Liên quan đến ngành công nghiệp chất bán dẫn, ANSYS Icepak có thể nhập các dữ liệu năng lượng khuôn đa dạng từ các công cụ thiết kế cấp độ khuôn mẫu của đối tác.

 

Phân tích nhiệt của gói chíp sử dụng ANSYS Icepak

Cơ khí

Công nghệ ANSYS Mechanical có thể được sử dụng nhằm dự báo ứng suất dựa vào độ ẩm, cơ học và nhiệt và độ biến dạng trong nhiều loại bó mạch. Phân tích chất bán dẫn với các công cụ của ANSYS thường kết hớp các ứng xử phi tuyến tính như độ cong bó mạch, độ rão hàn, nứt gãy trong các thiết kế thông qua silicon, độ mỏi và độ định giới hạn. Các tính năng của ANSYS đưa ra khả năng tiến hành các phân tích rung lắc và va đập.

 

Phân tích ứng suất của mô đun nhiều chíp sử dụng ANSYS Mechanical

Mô phỏng mạch và điện từ

ANSYS đưa ra các công cụ tạo ra các thế hệ tiếp theo của các thiết kế DigtalRF CMOS ICs, GaAs/SiGe RFICs và SIP/SOC. HFSS, SIwave, Q3D Extractor và DesignerSI cung cấp một nền tảng nhằm thiết kế các cấu trúc liên kết mạch cải tiến – các mạch tích hợp chức năng RF, tín hiệu tương tự và kỹ thuật số cũng như các quy trình công nghệ và thiết bị mới giúp thúc đẩy tối ưu hóa kích thước, năng lượng, chi phí và hiệu suất.

HFSS, Q3D Extractor và SIwave được sử dụng để tách các mô hình tham số S chính xác GHz, các nhân tố W và các mô hình SPICE toàn sóng cho các gói mạch tích hợp hoàn chỉnh và liên thông trong mạch. Ngoài ra, các công cụ này cùng liên kết với DesignerSI để tiến hành mô phỏng mạch tốc độ cao và phân tích thống kê, và thẩm định cuối cùng các mạch IC cùng với các tạp âm trên bảng mạch và trong bó mạch có liên quan.

Quản lý năng lượng

Duy trì tính cạnh tranh trên thị trường chất bán dẫn ngày nay có nghĩa là các nhà thiết kế mạch tích hợp (IC) phải sử dụng nhiều loại công cụ và chiến thuật được chuyên môn hóa để nhanh chóng đạt được mục tiêu về hiệu suất, năng lượng và giá cả cho các thiết kế của họ. Đáp ứng được những mục tiêu trái ngược nhau này đòi hỏi cần phải tranh thủ sử dụng các kỹ thuật thiết kế và kiến trúc tiên tiến, gồm có các mạch tích hợp ba chiều mới nhất (3D-IC) và các cấu trúc khuôn xếp chồng lên nhau – những công nghệ có thể hỗ trợ đạt được mục tiêu về năng lượng và hiệu suất bằng cách mở rộng các tính năng tích hợp vượt xa khỏi các phương pháp luận hệ thống tích hợp trên vi mạch (SoC) truyền thống.

Phần phụ Apache Design của ANSYS cung cấp các phương pháp luận và giải pháp tối ưu hóa và phân tích năng lượng dựa trên mô phỏng cải tiến, cho phép các nhà thiết kế mạch tích hợp phát triển các sản phẩm đáp ứng được các điều kiện về năng lượng nghiêm ngặt. Đồng thời, sản phẩm có thể cung cấp năng lượng liên tục và đáng tin cậy cho toàn bộ hệ thống và giảm thiểu những lỗi hỏng do nhiễu liên quan đến năng lượng gây ra. Một bộ hoàn chỉnh các phương pháp luận và phần mềm tích hợp giúp giải quyết đầy đủ các khó khăn về năng lượng, nhiễu và độ bền, cung cấp việc giảm năng lượng, tính toàn vẹn năng lượng và toàn vẹn tính hiệu, quản lý nhiệt và kiểm chứng EM, ESD và EMI từ những bước đầu tiên trong giai đoạn thiết kế, thông qua hệ thống chính thức cuối cùng

Các nền tảng được phân hóa cao giải quyết các khó khăn cá biệt liên quan đến nhiều giai đoạn của các quá trình thiết kế hệ thống điện tử và mạch tích hợp, bao gồm cả dự toán ngân sách năng lượng ở cấp độ ngôn ngữ chuyển giao thanh ghi (RTL) (PowerArtist); tính toàn vẹn cung cấp năng lượng IP và phân tích nhiễu năng lượng (Totem); xác nhận tính toàn vẹn năng lượng SoC và sign-off (RedHawk); tính toàn vẹn nhiệt năng, tín hiệu và năng lượng trên bảng mạch/bó mạch IC (Sentinel) và kiểm tra ESD ở cấp độ IP và toàn vi mạch (PathFinder). Các mô hình chính xác và nhỏ gọn cho phép các phương pháp luận từ ngôn ngữ chuyển giao thanh ghi sang silicon, từ tín hiệu tương tự sang kỹ thuật số, và năng lượng vi mạch – bó mạch – hệ thống – các phương pháp tạo điều kiện cho việc hợp tác có hiệu quả giữa các đội ngũ kỹ thuật và giúp thúc đẩy hệ sinh thái điện tử.

PowerArtist là một nền tảng tối ưu hóa và phân tích năng lượng ngôn ngữ chuyển giao thanh ghi (RTL), cho phép các đội ngũ thiết kế có được những kiến thức sâu sắc hơn về công suất tiêu thụ của mạch tích hợp từ những bước đầu tiên và cho phép tiến hành nhiều kỹ thuật tối ưu hóa năng lượng. Mô hình năng lượng RTL (RPM) của PowerArtist nối liền khoảng cách giữa thiết kế RTL với tính toàn vẹn năng lượng vật lý bằng cách cho phép tạo nguyên mẫu bó mạch và mạng lưới cung cấp năng lượng (PDN) sớm cũng như vùng phủ sóng signoff đối với phân tích tính toàn vẹn năng lượng.

RedHawk là một nền tảng signoff và phân tích tính toàn vẹn năng lượng toàn vi mạch cho các thiết kế SoC. Phần mềm này đảm bảo chất lượng của mạng lưới cung cấp năng lượng để đáp ứng được các nhu cầu về hiệu năng và cho phép công nhận mạng lưới năng lượng và signoff cho các thiết kế đối với những cân nhắc về độ bền và nhiễu.

Totem là chip vi mạch đầy đủ, một nền tảng nhiễu và năng lượng dựa vào thiết kế trên toàn vi mạch cho các thiết kế tín hiệu hỗn hợp và tương tự. Nền tảng này giúp giải quyết các vấn đề khó khăn liên quan đến sự kết nối toàn cầu của nhiễu mặt đất/năng lượng, nhiễu lớp nền, nhiễu cảm ứng và điện dung bó mạch/bảng mạch in (CPB) cho các thành phần bộ nhớ (Flash và DRAM), các thiết bị đầu vào, ra (I/Os) tốc độ cao (HDMI và DDR) và các mạch tương tự (mạch tích hợp quản lý năng lượng). Totem xem xét đến những tác động của nhiễu nền SoC toàn vi mạch (CSE) bằng cách giao thức trực tiếp với RedHawk nhằm có được ký hiệu bơm chất nền chính xác cho các linh kiện kỹ thuật số.

Sentinel là một giải pháp đồng phân tích và thiết kế hệ thống CPS hoàn chỉnh, giải quyết các khó khăn về EMI, nhiệt, I/O-SSO và tính toàn vẹn năng lượng ở cấp độ hệ thống. Sentinel kết hợp mạng lưới cung cấp điện năng đảo mạch, hệ thống phụ đầu vào, đầu ra, các mô hình bó mạch tích hợp, các mẫu và phân tích bảng mạch in (PCB) của vi mạch trong môi trường đơn lẻ để có được sự tổng hợp CPS chính xác từ bước tạo nguyên mẫu từ sớm cho đến khâu hoàn thiện cuối cùng.

PathFinder là một giải pháp về tính toàn vẹn phóng tĩnh điện dựa trên sơ đồ toàn diện có chức năng giải quyết các thách thức độ bền đang ngày càng gia tăng mà các thiết kế kích thước nanomet gặp phải. Các tính năng mô phỏng, chọn lọc và mô hình hóa tích hợp của PathFinder cho phép phân tích toàn diện và tự động toàn mạch tích hợp, làm nổi bật lên những điểm yếu của thiết kế mà có thể dẫn tới thất bại khi bị ảnh hưởng bởi việc phóng tĩnh điện (ESD).

Nguồn: advantech.vn

Bạn Có Đam Mê Với Vi Mạch hay Nhúng      -     Bạn Muốn Trau Dồi Thêm Kĩ Năng

Mong Muốn Có Thêm Cơ Hội Trong Công Việc

    Và Trở Thành Một Người Có Giá Trị Hơn

Bạn Chưa Biết Phương Thức Nào Nhanh Chóng Để Đạt Được Chúng

Hãy Để Chúng Tôi Hỗ Trợ Cho Bạn. SEMICON  

 

Hotline: 0972.800.931 - 0938.838.404 (Mr Long)