ASPIRE

Anwendungsspezifische Entwicklung von 3D Prozess- und Testflows

Das Projekt ASPIRE (Application Specific Integration Flow Evolution) befasst sich mit der Technologie- und Testplanung für die Entwicklung dreidimensionaler (3D) Systeme und führt die Arbeiten aus dem Projekt NEEDS  fort.

Die Entwicklung von 3D-Systemen unterscheidet sich wesentlich von der für bewährte 2D-Systeme. So müssen eine Vielzahl von Design-Entscheidungen getroffen werden, wie bspw. die Positionierung der unterschiedlichen Teile eines System-on-Chip (SoC) innerhalb eines Die-Stapels oder die Art der Zwischenkontaktierung. Zusätzlich ist der Test von 3D-Systemen von großer Bedeutung, da ein fehlerhafter Die den Verlust eines gesamten Die-Stapels zur Folge haben kann. 3D-Integration bedeutet, Dies vertikal zu stapeln und über sogenannte „Through Silicon Vias“ (TSV) miteinander zu verbinden. Aus Sicht der Prozesstechnologie kann die 3D Integration in drei wesentliche Bereiche eingeteilt werden: TSV-Herstellung, Wafer Dünnung und Wafer Bonding. Die Kombination dieser Prozessschritte wird als Integrationsprozessflow bezeichnet.

Das Ziel von ASPIRE ist es, einen möglichst optimalen Integrationsprozessflow für eine gegebene Anwendung zu finden und gleichzeitig eine Teststrategie bereitzustellen. Dazu wurde ein Softwareprototyp entwickelt, der eine Client-Server-Architektur besitzt und an eine PostgreSQL-Datenbank angebunden ist, in der die unterschiedlichen Technologiedaten (Materialien, Prozessschritte, TSV, Dies, …) gespeichert sind. Diese Daten können mit Hilfe von Editoren angelegt und bearbeitet werden. Herzstück der Software ist der Prozessflow-Editor (siehe Abbildung), mit dessen Hilfe Integrationsflows erstellt und über einen Konsistenzcheck verifiziert werden können. In dem Prozessgraphen stellen die Knoten den aktuellen Fertigungszustand eines Dies und die Kanten einen einzelnen Integrationsprozessschritt dar. Außerdem können prozessspezifische Daten für andere Tools exportiert werden, eine Kostenberechnung durchgeführt werden sowie überprüft werden, ob alle für die Herstellung sinnvollen Testschritte vorhanden sind.

Die aktuellen Arbeiten in ASPIRE befassen sich mit einer genaueren Modellierung von Tests sowie der Entwicklung eines Kostenmodells für die Herstellung und den Test von 3D-Systemen.

Im Rahmen von ASPIRE/NEEDS entstandene Publikationen:

• Design Model and Data Management for 3D Integration Technologies Grünewald, A., Hahn, K., Brück, R.,: Design Model and Data Management for 3D Integration Technologies, MIXDES 2012, Warschau, Polen, 2012.

• Software-based Development of 3D Integration Flows Grünewald, A., Hahn, K., Brück, R.: Software-based Development of 3D Integration Flows, International Electronics Manufacturing Technology Conference 2012, Ipoh, Malaysia, 2012.

• 3D-ICs: Modellierung von applikationsspezifischen Prozessfolgen Grünewald, A., Hahn, K., Brück, R.: 3D-ICs: Modellierung von applikationsspezifischen Prozessfolgen, Analog 2013, Aachen, 2013.

• 3D-Testflow Modeling and Verification Grünewald, A., Wahl, M., Hahn, K., Brück, R.: 3D-Testflow Modeling and Verification, ITC 3D Test-Workshop, Anaheim, USA, 2013.