“近動態(tài)方程”為你預(yù)測芯片內(nèi)錯誤
采用一種配備電子失效模擬技術(shù)的被稱作“近動態(tài)方程(peridynamic equations)”的新方法,工程師可以在流片之前,探測到會導(dǎo)致芯片裂縫、破裂和接口故障的設(shè)計(jì)缺陷。
與傳統(tǒng)的的微分方程(differential equations)和有限元(finite element)方法等半導(dǎo)體模型不同,半導(dǎo)體研究公司(Semiconductor Research Corp., SRC)和亞利桑那大學(xué)的研究者建議半導(dǎo)體制造商采用近動態(tài)方程來定位芯片設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的不連續(xù)失效。
“裂縫、破裂,甚至是接口故障(在兩種不同的材料之間)是是微分方程式難以處理的,”SRC的互聯(lián)與封裝科學(xué)總監(jiān)Scott List表示:“近動態(tài)方程能規(guī)避所有的限制,利用積分方程(integral equation)而不是微分方程來獲得大量節(jié)點(diǎn)(mass nodes)間的交互作用?!?
近動態(tài)失效預(yù)測理論:上層是近動態(tài)理論模擬預(yù)測接口帶來的破裂,下層是實(shí)驗(yàn)性驗(yàn)證該理論是正確的。
亞歷桑納大學(xué)教授Erdogan Madenci制作了一種采用近動態(tài)理論的軟件套件,能預(yù)測芯片內(nèi)的錯誤。SRC建議產(chǎn)業(yè)界使用該種技術(shù)。研究人員表示,這種方法不但能預(yù)測芯片制造過程中可能產(chǎn)生的斷裂等缺陷,還能指出產(chǎn)品中可能出現(xiàn)的弱點(diǎn)。
“芯片工藝不斷微縮,也越可能會因震動而產(chǎn)生斷裂,”List指出,“舉例來說,這些近動態(tài)方程能預(yù)測手機(jī)掉在地上時,可能在那些地方發(fā)生斷裂?!?/FONT>
近十年開始發(fā)展的近動態(tài)理論,是用來預(yù)測包括橡膠板(rubber sheet)到混凝土(poured concrete)等各種結(jié)構(gòu)的斷裂。SRC表示,其研究人員是首度利用該理論針對芯片制造開發(fā)完整的建模解決方案。不同于微積分中的偏導(dǎo)數(shù)(partial derivatives),無法包含斷裂等奇點(diǎn)(singularities),近動態(tài)方程式會加上周圍區(qū)域的影響。而利用Madeci所開發(fā)的近動態(tài)方程,能整合高達(dá)10萬個圍繞點(diǎn)的影響來為斷裂、破裂與接口建立模型。
最近研究人員已通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了以上理論,利用Madeci的近動態(tài)模擬方法精確地預(yù)測了芯片成品內(nèi)的裂縫位置。而一旦發(fā)現(xiàn)缺陷所在,工程師就可用傳統(tǒng)的方法重新設(shè)計(jì)可疑的區(qū)域,之后再一次執(zhí)行近動態(tài)方程來檢驗(yàn)是否問題已經(jīng)修正。
除了應(yīng)用在半導(dǎo)體領(lǐng)域,研究人員表示該軟件工具未來也可能應(yīng)用在航天、建筑等領(lǐng)域,來預(yù)測飛機(jī)、航天器、橋梁、房屋等的結(jié)構(gòu)缺陷。