华大九天Argus 3D重塑3D IC全链路PV验证新格局

随着摩尔定律逐步逼近物理极限，半导体行业正转向三维垂直拓展的技术路径，以延续迭代节奏、实现“超越摩尔”目标。Chiplet为核心的先进封装技术，通过将不同工艺、功能的裸片(Die)异构集成，大幅提升系统性能。一个清晰的趋势已然显现：未来的高性能芯片，必将朝着更大尺寸、更高密度、更高速率的3D异构系统方向发展。

3D IC“堆叠”的挑战

当我们把系统从二维平面拓展至三维空间，复杂度呈指数级激增。3D IC技术虽带来性能突破，但也给物理验证带来了一系列现实难题，传统2D验证工具已难以适配：

1.数据量激增：互联密度指数级增长，TB 级版图数据和近乎扁平化的封装版图，让传统 DRC 工具处理效率大幅下降。

2.异构兼容难题：3D系统包含不同工艺节点、PDK、精度及厂商的裸片，系统级LVS验证和可靠性验证的协同难度极大。

3.新增失效风险：除单裸片内部问题外，还需应对裸片对齐偏移、跨裸片ESD路径、非正交图形制造等全新3D失效模式。

4.验证视角局限：缺乏全系统统一视图，依赖手动拼接的验证方式易出现疏漏，可能导致流片后失效及重大经济损失。

Argus 3D全链路PV验证平台

针对3D IC设计与封装协同的实际需求，华大九天重磅推出了Argus 3D，为3D IC设计提供了一套全面且高效的3D全量物理验证方案。与传统的Die-by-Die检查方法不同，Argus 3D凭借其独创的3D数据编织技术，实现了3D全量数据的一次性完整验证，涵盖3D Stack、3D DRC、3D LVS、3D PERC等多个方面。通过3D多机并行技术，Argus 3D突破了容量限制，尤其在处理复杂的3D跨Die走线时，检查效率显著提升，检查时间可从2周缩短至1-2天。此外，Argus 3D还成功解决了传统方法难以检测的Die间天线效应等问题，大幅提升了3D IC设计验证的安全性。

1、3D Stack：3D堆叠的组装与检查

3D Stack的核心作用是完成虚拟3D系统的组装与基础检查。它支持导入裸片、中介层、基板等所有独立组件的版图，根据坐标、旋转、翻转等组装参数，解决不同工艺PDK带来的单元、层次和精度冲突。组装完成后，可执行两项关键检查：

•物理对齐检查：对Die-to-Die或Die-to-Interposer的Bump/Pad进行严格的对齐验证，涵盖中心点偏移、覆盖率及包围等多方面检查，确保物理连接的稳固可靠。

•系统级连通性检查：排查跨Die接口的Open/Short问题，以及Pad/Port/Text的缺失或悬空状况，从源头上杜绝基础的组装错误。

2、3D DRC：跨越Die边界的“全局”物理规则验证

传统2D DRC将所有的连接关系及定义都局限在2D Die内部，无法适配3D堆叠后的复杂场景。Argus 3D的DRC引擎采用数据编织技术，实现系统级3D DRC检查，既保留单裸片内部完整版图定义，又能跨裸片边界执行全局规则验证，具体包括：

•跨Die间距检查：检查裸片之间、裸片与基板之间的3D空间间距，防止物理冲突。

•接口规则检查：对TSV、Micro-bump、Hybrid Bonding等关键3D结构的特定制造规则进行验证。

•3D天线效应(Antenna Effect)：分析由于TSV、RDL等3D制造工艺引入的电荷累积效应，保护底层器件。

3、3D LVS：全系统“图网”一致性验证

传统 LVS 方案易出现数据量爆炸、规则调试繁琐等问题，影响项目进度。Argus 3D LVS通过创新的“数据编织技术”，在不降低精度、不影响PDK兼容性的前提下，完美解决了异构系统的LVS难题，能够精准报告跨Die的短路、开路以及网表连接错误，实现全系统图网一致性签核。

•保留原生环境：该方案允许每个Die在各自已验证成熟的2D LVS规则下进行分析，无需对PDK进行修改和合并。

•数据编织技术：工具能够智能识别所有Die的对外接口(Bump/Pad)，并根据3D Stack定义的连接关系，在引擎内部将这些接口“缝合”起来，从而构建出完整的系统级连接。

•顶层图网比对：最终，将“缝合”后的版图网表与唯一的“3D系统顶层网表”进行比对。

4、3D PERC：“全链路”系统可靠性验证

物理和电气连接验证通过后，系统的可靠性成为关键。Argus 3D PERC依托强大的全系统连接追溯能力，将可靠性检查从2D平面拓展至3D空间：

•全链路路径追踪：PERC引擎能够追踪一条电信号路径，无论其如何“穿越”——从Die A的晶体管出发，经过Micro-bump，穿过Interposer的RDL，再通过TSV进入Die B。

•系统级可靠性分析：基于这种跨Die追踪能力，Argus 3D PERC能够执行关键的系统级可靠性检查，例如：

跨Die ESD防护：检查从外部I/O到内部核心电路，跨越多个裸片的ESD放电路径是否完整、保护是否到位。

系统电源完整性：检查整个3D堆叠的Power/Ground网络连接(如是否存在悬空地等)。

结语|重塑3D IC Signoff

从2D到3D的技术演进，涉及设计、制造、验证全流程的变革。华大九天Argus 3D平台以“系统级验证”为核心，通过3D Stack完成基础组装与检查，3D DRC保障物理可制造性，3D LVS确保电气连接正确，3D PERC守护系统可靠性，形成闭环验证体系。在Chiplet技术广泛应用的背景下，Argus 3D 为高性能计算芯片的快速落地和成功流片提供了切实可行的验证支撑，推动先进封装设计方法论的优化升级。

北京华大九天科技股份有限公司(简称“华大九天”)成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的开发、销售及相关服务业务，致力于成为全流程、全领域、全球领先的EDA提供商。

华大九天主要产品包括全定制设计平台EDA工具系统、数字电路设计EDA工具、晶圆制造EDA工具、先进封装设计EDA工具和3DIC设计EDA工具等软件及相关技术服务。其中，全定制设计平台EDA工具系统包括模拟电路设计全流程EDA工具系统、存储电路设计全流程EDA工具系统、射频电路设计全流程EDA工具系统和平板显示电路设计全流程EDA工具系统;技术服务主要包括基础IP、晶圆制造工程服务及其他相关服务。产品和服务主要应用于集成电路设计、制造及封装领域。

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