隨著摩爾定律逐步逼近物理極限，半導體行業正轉向三維垂直拓展的技術路徑，以延續迭代節奏、實現“超越摩爾”目標。Chiplet為核心的先進封裝技術，通過將不同工藝、功能的裸片(Die)異構集成，大幅提升系統性能。一個清晰的趨勢已然顯現：未來的高性能芯片，必將朝著更大尺寸、更高密度、更高速率的3D異構系統方向發展。

3D IC“堆疊”的挑戰

當我們把系統從二維平面拓展至三維空間，復雜度呈指數級激增。3D IC技術雖帶來性能突破，但也給物理驗證帶來了一系列現實難題，傳統2D驗證工具已難以適配：

1.數據量激增：互聯密度指數級增長，TB 級版圖數據和近乎扁平化的封裝版圖，讓傳統 DRC 工具處理效率大幅下降。

2.異構兼容難題：3D系統包含不同工藝節點、PDK、精度及廠商的裸片，系統級LVS驗證和可靠性驗證的協同難度極大。

3.新增失效風險：除單裸片內部問題外，還需應對裸片對齊偏移、跨裸片ESD路徑、非正交圖形制造等全新3D失效模式。

4.驗證視角局限：缺乏全系統統一視圖，依賴手動拼接的驗證方式易出現疏漏，可能導致流片后失效及重大經濟損失。

Argus 3D全鏈路PV驗證平臺

針對3D IC設計與封裝協同的實際需求，華大九天重磅推出了Argus 3D，為3D IC設計提供了一套全面且高效的3D全量物理驗證方案。與傳統的Die-by-Die檢查方法不同，Argus 3D憑借其獨創的3D數據編織技術，實現了3D全量數據的一次性完整驗證，涵蓋3D Stack、3D DRC、3D LVS、3D PERC等多個方面。通過3D多機并行技術，Argus 3D突破了容量限制，尤其在處理復雜的3D跨Die走線時，檢查效率顯著提升，檢查時間可從2周縮短至1-2天。此外，Argus 3D還成功解決了傳統方法難以檢測的Die間天線效應等問題，大幅提升了3D IC設計驗證的安全性。

1、3D Stack：3D堆疊的組裝與檢查

3D Stack的核心作用是完成虛擬3D系統的組裝與基礎檢查。它支持導入裸片、中介層、基板等所有獨立組件的版圖，根據坐標、旋轉、翻轉等組裝參數，解決不同工藝PDK帶來的單元、層次和精度沖突。組裝完成后，可執行兩項關鍵檢查：

?物理對齊檢查：對Die-to-Die或Die-to-Interposer的Bump/Pad進行嚴格的對齊驗證，涵蓋中心點偏移、覆蓋率及包圍等多方面檢查，確保物理連接的穩固可靠。

?系統級連通性檢查：排查跨Die接口的Open/Short問題，以及Pad/Port/Text的缺失或懸空狀況，從源頭上杜絕基礎的組裝錯誤。

2、3D DRC：跨越Die邊界的“全局”物理規則驗證

傳統2D DRC將所有的連接關系及定義都局限在2D Die內部，無法適配3D堆疊后的復雜場景。Argus 3D的DRC引擎采用數據編織技術，實現系統級3D DRC檢查，既保留單裸片內部完整版圖定義，又能跨裸片邊界執行全局規則驗證，具體包括：

?跨Die間距檢查：檢查裸片之間、裸片與基板之間的3D空間間距，防止物理沖突。

?接口規則檢查：對TSV、Micro-bump、Hybrid Bonding等關鍵3D結構的特定制造規則進行驗證。

?3D天線效應(Antenna Effect)：分析由于TSV、RDL等3D制造工藝引入的電荷累積效應，保護底層器件。

3、3D LVS：全系統“圖網”一致性驗證

傳統 LVS 方案易出現數據量爆炸、規則調試繁瑣等問題，影響項目進度。Argus 3D LVS通過創新的“數據編織技術”，在不降低精度、不影響PDK兼容性的前提下，完美解決了異構系統的LVS難題，能夠精準報告跨Die的短路、開路以及網表連接錯誤，實現全系統圖網一致性簽核。

?保留原生環境：該方案允許每個Die在各自已驗證成熟的2D LVS規則下進行分析，無需對PDK進行修改和合并。

?數據編織技術：工具能夠智能識別所有Die的對外接口(Bump/Pad)，并根據3D Stack定義的連接關系，在引擎內部將這些接口“縫合”起來，從而構建出完整的系統級連接。

?頂層圖網比對：最終，將“縫合”后的版圖網表與唯一的“3D系統頂層網表”進行比對。

4、3D PERC：“全鏈路”系統可靠性驗證

物理和電氣連接驗證通過后，系統的可靠性成為關鍵。Argus 3D PERC依托強大的全系統連接追溯能力，將可靠性檢查從2D平面拓展至3D空間：

?全鏈路路徑追蹤：PERC引擎能夠追蹤一條電信號路徑，無論其如何“穿越”——從Die A的晶體管出發，經過Micro-bump，穿過Interposer的RDL，再通過TSV進入Die B。

?系統級可靠性分析：基于這種跨Die追蹤能力，Argus 3D PERC能夠執行關鍵的系統級可靠性檢查，例如：

跨Die ESD防護：檢查從外部I/O到內部核心電路，跨越多個裸片的ESD放電路徑是否完整、保護是否到位。

系統電源完整性：檢查整個3D堆疊的Power/Ground網絡連接(如是否存在懸空地等)。

結語|重塑3D IC Signoff

從2D到3D的技術演進，涉及設計、制造、驗證全流程的變革。華大九天Argus 3D平臺以“系統級驗證”為核心，通過3D Stack完成基礎組裝與檢查，3D DRC保障物理可制造性，3D LVS確保電氣連接正確，3D PERC守護系統可靠性，形成閉環驗證體系。在Chiplet技術廣泛應用的背景下，Argus 3D 為高性能計算芯片的快速落地和成功流片提供了切實可行的驗證支撐，推動先進封裝設計方法論的優化升級。

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