模擬系統如何幫助台積電在3D IC設計中應對複雜的結構挑戰？

模擬系統在台積電3D IC設計中的應用

隨著人工智慧的發展，3D IC和先進封裝技術正朝向高度複雜化發展。晶片設計不僅是微米級的工程挑戰，更是跨越電、光、熱、應力等多重物理場的綜合考驗。Ansys的模擬解決方案能夠處理從奈米級晶片到公里級系統的一體化模擬，台積電也公開了雙方在3D IC合作的效能數據、優化策略以及未來挑戰。

模擬成為晶片設計的關鍵

台積電資深專案經理指出，AI應用推動了先進製程和先進封裝技術，使得模擬系統變得越來越重要。僅去年一年，台積電單一部門就使用Ansys進行超過一萬次模擬。過去3D IC技術的發展路徑較為單純，設計的可預測性較高。但現在先進封裝結構日益複雜，例如CoWoS技術需要將邏輯晶片和記憶體封裝在同一個中介層上，導致細部設計和參數安排變得更加困難，因此必須依賴精確且高效的模擬系統。

模擬系統的優勢與作用

模擬系統不僅能在設計前、中、後提供協助，幫助團隊在成本可控的條件下選擇最佳材料與結構，還能激發更多創新構想。Ansys臺灣技術總監魏培森補充說，模擬系統能有效降低客戶的試錯成本，應對複雜挑戰並加快產品上市時程。模擬系統能夠處理跨尺度和多物理場的設計挑戰，具體包括：

• 跨尺度：設計時需要顧及微米級的RDL（重布線層）到毫米級的封裝，尺寸跨度極大。
• 多物理場：幾何面、材料面、狀態面都需同時考量，例如蹺曲、材料塑性、不同製程步驟的結構變化等，並且晶片內部的電、光、熱、應力等，都會互相影響。

Ansys技術長奈爾（Jayraj Nair）補充說明，各層之間的相互作用也是需要考量的重要因素。