在SoC的設計階段需要克服可靠性問題，而在2.5D和3D方面則需要解決系統級封裝和模塊仿真的問題。

隨著人工智能、大數據、云計算、異構計算等行業的快速發展，先進封裝技術已經占據了技術與市場規模上的制高點，3D IC是電子設計從芯片設計走向系統設計的一個重要支點，也是整個半導體產業的轉折點，相關EDA解決工具也是必備的戰略技術點，不過隨著封裝技術的演進對EDA也提出了更大的挑戰。

3D IC先進封裝對EDA的挑戰及如何應對

隨著集成電路制程工藝逼近物理尺寸極限，2.5D/3D封裝，芯粒（Chiplet）、晶上系統（SoW）等先進封裝成為了提高芯片集成度的新方向，并推動EDA方法學創新。這也使得芯片設計不再是單芯片的問題，而逐漸演變成多芯片系統工程。新的問題隨之出現，先進封裝中的大規模數據讀取顯示，高密度硅互連拼裝、高性能良率低功耗需求對EDA算法引擎提出了更高的要求。

芯和半導體技術總監蘇周祥在2022年EDA/IP與IC設計論壇中提出，在SoC的設計階段需要克服可靠性問題，而在2.5D和3D方面需要解決的問題則是系統級封裝和模塊仿真。

容易出現以下問題：

多個點工具形成碎片化的2.5D/3D IC 解決方案：每個點工具都有自己的接口與模型；各個工具之間的交互寫作不順暢、缺少自動化；

在2.5D/3D IC 設計過程中，不能再設計初期就考慮Power/Signal/Thermal的影響，而且不能協同分析；

多個點工具形成了很多不同的接口，文本與文件格式的轉換，各種不同的格式轉換使精度收到損失。

作為應對，2.5D/3D IC先進封裝需要一個新的EDA平臺。在架構方面，需要考慮包括系統級連接、堆棧管理、層次化設計；物理實現需要：包括協同設計環境、跨領域工程變更、多芯片3D布局規劃和布線、統一數據庫；分析解決需要包括片上和封裝電磁分析、芯片封裝聯合仿真、多物理分析、與布局布線工具無縫集成；驗證方面，則需要芯片工藝約束、封裝制造設計規則、芯片3D組裝約束、芯片數據通信協議。

3D封裝的發展潛力巨大

隨著對性能有極致追求，需要把晶體管的密度做得越來越高，速度越來越快。另外數據處理應用中，數據交互將對帶寬、吞吐量和速度提出更高的要求，會導致芯片會越來越復雜、越來越大，要求遠遠超過了目前的工藝節點能夠滿足的PPA目標和成本，這種情況下用 Chiplet和3D IC技術的應用就首當其沖。

目前，云計算、大數據分析、神經網絡訓練、人工智能推理、先進智能手機上的移動計算甚至自動駕駛汽車，都在推動計算向極限發展。面對更多樣化的計算應用需求，先進封裝技術成為持續優化芯片性能和成本的關鍵創新路徑。

2021 年全球封裝市場規模約達 777 億美元。其中，先進封裝全球市場規模約 350 億美元。預計到 2025年先進封裝的全球市場規模將達到 420 億美元，2019-2025 年全球先進封裝市場的 CAGR 約 8%。相比同期整體封裝市場和傳統封裝市場，先進封裝市場增速更為顯著。

2.5D/3D IC類型及生態標準

2.5D/3D IC當前先進封裝的類型主要包括：

臺積電 3D Fabric：CowoS、INFO

英特爾：EMIB、Foveros

三星：I-Cube

ASE：FOCos

Amkor:SWIFT

2.5D/3D IC先進封裝數據接口的生態標準有：

Die-Die Interface

Protocol

Security

Bring up

Form Factors

Testability

ESD

Packaging

Collateral/Models

結語

最后，先進封裝可以推動半導體向前發展，高技術門檻提高板塊估值。后摩爾時代CMOS技術發展速度放緩，成本卻顯著上升。2.5D/3D IC先進封裝可以通過小型化和多集成的特點顯著優化芯片性能和繼續降低成本，未來封裝技術的進步將成為芯片性能推升的重要途徑，2.5D/3D IC先進封裝的功能定位升級，已成為提升電子系統級性能的關鍵環節。

審核編輯 ：李倩