Der Artikel von Dina Medhat (Principal Technologist und Technical Lead für Calibre Design Solutions bei Siemens EDA) behandelt die Herausforderungen und Lösungsansätze für die ESD-Verifikation bei 2,5D- und 3D-ICs im Automobilbereich. Besonders bei sicherheitskritischen Anwendungen wie ADAS oder autonomem Fahren spielt der zuverlässige Schutz vor elektrostatischen Entladungen eine entscheidende Rolle, um Fehlfunktionen oder Ausfälle zu vermeiden.
Ein zentraler Punkt ist die komplexe Architektur von 2,5D- und 3D-ICs, die sich stark von herkömmlichen monolithischen Designs unterscheidet. Diese modernen Bausteine bestehen aus mehreren Chips, die über Interposer oder TSVs (Through-Silicon Vias) miteinander verbunden sind. Dadurch entstehen neue Herausforderungen für die ESD-Verifikation, da herkömmliche Methoden oft nicht ausreichen, um den gesamten Pfad der Entladung zu analysieren.
Im Artikel, der in Hanser automotive erschienen ist, werden spezialisierte Verifikationsmethoden vorgestellt, die diese neuen Anforderungen adressieren. Dazu gehören neue Simulations- und Modellierungsansätze, die es ermöglichen, ESD-Schutzstrukturen in mehrschichtigen IC-Designs präzise zu bewerten. Es wird erläutert, wie moderne Werkzeuge und Algorithmen dabei helfen, die Positionierung von Schutzdioden zu optimieren und kritische Schwachstellen frühzeitig zu identifizieren.
Ein weiteres zentrales Thema der Autorin ist die Automatisierung der ESD-Analyse, um den Designprozess zu beschleunigen und Fehlerquellen systematisch auszuschließen. Hierbei wird auf softwaregestützte Workflows eingegangen, die eine umfassende Verifikation ermöglichen und gleichzeitig die Entwicklungszeit reduzieren.
Physikalische Verifikation für 2.5D/3D ICs (mit Calibre 3DSTACK). (© Siemens EDA)
Die Knackpunkte liegen insbesondere in der Integration der ESD-Schutzmaßnahmen in hochverdichteten Halbleiterstrukturen, da zusätzliche Schutzmechanismen oft mit Platzmangel und thermischen Herausforderungen kollidieren. Zudem erfordert die Simulation von 2,5D- und 3D-ICs eine hohe Rechenleistung und spezialisierte Tools, da sich die Entladungswege von denen klassischer 2D-Designs erheblich unterscheiden.
Der Artikel zeigt auf, dass eine enge Verzahnung von Design, Simulation und Verifikation entscheidend ist, um zuverlässige Halbleiterlösungen für künftige Automobilanwendungen zu gewährleisten. (oe)
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