Ny standard tillader stablede matricer i 3-D integrerede kredsløb at forbinde med testudstyr

Denne uge, IMEC, et verdensførende forsknings- og innovationsknudepunkt inden for nanoelektronik og digitale teknologier, annonceret, at IEEE Std 1838TM-2019 – for nylig godkendt af IEEE Standards Association – vil blive inkluderet i IEEE Xplore Digital Library fra februar 2020 og frem. Den nye standard gør det muligt for matriceproducenter at designe matricer, som hvis den er i overensstemmelse med denne standard, udgøre, en gang stablet i en 3-D-IC af en stakintegrator, en konsekvent testadgangsarkitektur på stakniveau. Standardiseringsindsatsen for 3-D-DfT (design-for-test) blev initieret af IMEC.

3-D-IC'er udnytter den vertikale dimension til yderligere integration ved at stable matricer oven på hinanden som en måde at holde momentum af Moores lov i gang. Eric Beyne, fellow og program director 3-D System Integration hos IMEC, siger, "Fremskridt inden for wafer-bearbejdning og stack-samlingsteknologier skaber et væld af forskellige stack-arkitekturer. Dette forårsager en kraftig stigning i antallet af potentielle øjeblikke, hvor testning for produktionsfejl kan udføres:pre-bond (før stacking), mid-bond (på delvis stakke), post-bond (på komplette stakke), og afsluttende test (på emballerede 3-D-IC'er). Testudstyr kontakter IC'er via dets eksterne interface gennem sondenåle eller ved teststik. I en matricestabel, den eksterne grænseflade ligger typisk i stakkens bundmatrice. For at testudstyret skal kunne levere teststimuli til og modtage svar fra de forskellige dies oppe i stakken, samarbejde fra de underliggende matricer er påkrævet for at give testadgang til den matrice, der i øjeblikket testes."

En IEEE-arbejdsgruppe til standardisering af 3-D-DfT blev grundlagt i 2011 af Erik Jan Marinissen, videnskabelig direktør ved IMEC i Leuven, Belgien, og han fungerede som dens første formand. I de seneste år, Adam Cron, ledende R&D-ingeniør i Designgruppen hos Synopsys, har været drivkraften som nuværende formand for Arbejdsgruppen.

Amit Sanghani, vicepræsident for engineering i Design Group hos Synopsys i Mountain View, Californien, U.S. udtalte:"3-D-IC er en vigtig teknologi til at levere den næste bølge af innovation, når industrien skalerer forbi 7nm. I øjeblikket, matricen kan komme fra forskellige leverandører med usammenhængende DfT-arkitekturer.

Den nye standard består af tre hovedelementer. (1) DWR, matriceindpakningsregistret:scan kæder ved grænsen af ​​hver matrice i stakken for at muliggøre modulær test af det indre af hver matrice og af forbindelserne mellem hvert par af tilstødende matricer. (2) SCM, den serielle kontrolmekanisme:en enkelt-bit testkontrolmekanisme, der transporterer instruktioner ind i stakken for at kontrollere testtilstandene for de forskellige dyseindpakninger. (3) FPP, den valgfri fleksible parallelport, dvs. en skalerbar multi-bit testadgangsmekanisme til effektivt at transportere de store datamængder, der typisk er forbundet med produktionstest, op og ned i matricestakken. Mens DWR og SCM er baseret på eksisterende DfT-standarder, FPP er virkelig ny for IEEE Std 1838.

Wolfgang Meyer, senior gruppedirektør R&D hos Cadence Design Systems i San Jose, Californien, OS., siger, "En DfT-standard som IEEE Std 1838 er vigtig for industrien. Matriceproducenter ved, hvad de skal levere, og stakintegratorer ved, hvad de kan forvente. I øvrigt, EDA-leverandører som Cadence kan fokusere deres værktøjssupport på arkitekturer, der er i overensstemmelse med den nye standard. Det er godt, at der er en vis brugerdefineret skalerbarhed med standarden, da 3-D-IC-feltet er så bredt - en rigid 'one-size-fits-all'-standard ville ikke fungere."

Junlin Huang, leder af et 150 mand stærkt DfT-team af HiSilicon i Shenzhen, Kina, siger, "Per år, vi udfører DfT-indsættelse og automatisk testmønstergenerering (ATPG) til titusvis af meget store og komplekse digitale chipdesign i de mest avancerede teknologier. Nu, disse produkter begynder at bruge 3-D-teknologi, og mit DfT-team skal være klar til at håndtere de tilhørende DfT- og ATPG-udfordringer. IEEE Std 1838 vil hjælpe os med den opgave."

Fra februar 2020 og frem den nye standard IEEE Std 1838 vil være tilgængelig via IEEE Xplore for abonnenter af IEEE-standarder såvel som til køb til alle andre.