芯片厂商受制摩尔定律 3D IC拯救半导体行业？

——必须跨越工具、制程、设计端并加以整合的技术类别思考适合的解决方案

当大部份芯片厂商都感觉到遵循摩尔定律之途愈来愈难以为继时，3D IC成为了该产业寻求持续发展的出路之一。然而，整个半导体产业目前也仍在为这种必须跨越工具、制程、设计端并加以整合的技术类别思考适合的解决方案。

“发展3D IC时所面临的问题，不是单一工具可以解决的，”新思（Synopsys，Inc.）总裁兼营运长陈志宽指出，“每一颗3D芯片都是从数个2D元件所组成的，特别是在异质芯片的整合上，存储器、逻辑、类比混合讯号还有数位部份……要想将它们堆栈起来，有许多因素必须加以考量，功率、线路、讯号等，都对工具端带来极大的挑战。”

“我们跟很多人在做制程开发，现在有几家公司跑到20或14nm了，”陈志宽表示。没错，现在要解决面积问题，大家都指望3DIC，现在确实有一些3DIC在设计，但都是客制化的，而且现在也已经有业者采用硅内插器来做2.5D的IC了，但谈到3DIC，它现在仍处于开发阶段。

“最近2~3年，我们一直在做3DIC的研究与合作。从EDA供应商角度来说，新思目前所有的工作，都是在既有工具的基础上，去思考怎么面对3DIC的设计。举例来说，”陈志宽表示，“以布局布线而言会需要更多的via，但这些via如何布局？这些via的尺寸也已经与过去不同了，过去只需考虑金属层，但现在要穿过硅芯片。”

另一方面，当把芯片堆栈在一起时，热的问题也更加凸显了――存储器在上或在下？从布局布线方面来看，如果你有5层存储器，每一层都一样，那是最容易互连的，但问题在于3D芯片的目标是要整合不同类型的芯片，所以，今天每一款用于2D芯片的设计工具，无论在改良或设计时，都要加一些3D的设计思考在其中。

新思日前甫庆祝在台成立已届满20周年，回顾伴随台湾电子产业成长的过程，陈志宽表示，和过去不同，今天的电子产业可看到系统公司对终端应用市场的掌控程度更加提高了，而这种趋势对整个电子产业和整个价值链都将带来深远影响。

他指出，过去的IC设计公司是开发架构、设计芯片，然后交给系统公司，但现在，消费性电子日益缩短的生命周期不断压缩开发时程，改变了整个产业生态，包括芯片设计公司都面临了许多变革。

整个IC设计领域正呈现出三个主要变化趋势，陈志宽表示，首先是SoC设计。虽然这个概念已经出现多年，但这个趋势是缓慢在发酵的。举例来说，许多中国大陆的IC设计公司也采用IP模块来开发SoC，他们的芯片可能尺寸不小，但他们更加注重功能了。

第二是软件。今天的芯片公司软件工程人员比重一直在增加，一些大型芯片厂商如Nvidia的软件员工或许比硬件多了。第三是改善验证速度──这方面透过更有效的系统原型平台，能协助IC设计业者更快提供解决方案。

某种程度来说，今天的芯片业者注重功耗和功能特性，更甚于尺寸的微缩。或许在消费电子崛起，为整个半导体产业带来更庞大开发时程压力下，这是必然的转移趋势。但与其无止尽追求微缩而付出庞大投资，善用既有工具及方案来开发或改善产品性能，会是更好的选择。