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“近動態(tài)方程”為你預(yù)測芯片內(nèi)錯誤

時間：2009-10-15 09:01:34

關(guān)鍵字：芯片接口 AD EQUATION

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[導(dǎo)讀]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)計缺陷。與傳統(tǒng)的的微分方程（differential equations）

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(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，下層是實驗性驗證該理論是正確的。

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。

“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(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10萬個圍繞點的影響來為斷裂、破裂與接口建立模型。

最近研究人員已通過實驗證實了以上理論，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)計可疑的區(qū)域，之后再一次執(zhí)行近動態(tài)方程來檢驗是否問題已經(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、航天器、橋梁、房屋等的結(jié)構(gòu)缺陷。

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