前言：中文期刊網精心挑選了三維工藝設計范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
三維工藝設計范文1
工程數據的集成是通過業務流程驅動，實現飛機單架次EBOM、PBOM、MBOM、產品數模、工裝數模、AO和仿真驗證結果數據等信息在系統之間的傳遞，其主要實現方式如下所述。（1）EBOM、PBOM、產品數模、工裝數模的集成。從工程數據集成管理平臺導出整機或指定部件單架次的EBOM結構和產品數模及相應工裝信息，數據格式包括zip包、Excel等。導出的EBOM和產品數模將導入數字化裝配工藝設計與管理系統進行使用。（2）MBOM數據的集成。MBOM分為頂層MBOM和底層MBOM。三維數字化裝配工藝設計與管理系統提供頂層MBOM結構導出功能，將三維工藝設計與管理系統完成的頂層MBOM結構文件以XML/Excel格式輸出，并導入工程數據集成管理平臺，在平臺上生成頂層MBOM結構。在工程數據集成管理平臺上對頂層MBOM結構進行管理，當發生更改后在工程數據集成管理平臺的MBOM編輯器中進行維護。底層MBOM結構在AO中的零組件配套表完成審簽后由系統自動解析生成。（3）AO和仿真驗證結果數據的集成。通過三維數字化裝配工藝設計與管理系統和工程數據集成管理平臺的集成，使數字化裝配工藝設計與管理系統新增三維AO輸出功能。把通過工藝設計和仿真驗證后的AO數據以zip包（包含工程數據集成管理平臺現有AO編輯器定義XML格式文件、具有工藝指導性的視圖及Process、SMG、AVI文件等）形式輸出。
2頂層工藝規劃與管理
在三維數字化裝配工藝設計與管理系統中進行頂層工藝規劃與管理的主要工作包括PBOM的構建、頂層MBOM的構建。（1）PBOM的構建。PBOM是在EBOM的基礎上，根據產品的特征和企業的制造能力，對產品的結構進行重組，使之符合企業的生產能力，為生產組織、布局、車間分工提供依據，保證生產的可行性、均衡性和經濟性。飛機裝配頂層工藝規劃過程首先是對產品設計產生的EBOM進行重新組織形成PBOM，主要完成新建工藝組合件和劃分工藝路線。PBOM在繼承EBOM所有屬性（產品結構、三維模型屬性信息、3D鏈接路徑信息）的基礎上，增加了工藝路線、工藝組合件及備注等屬性。首先利用制造資源庫中每個單位所屬的設備了解單位的生產能力，并在三維環境中查看企業生產單元布局，綜合工藝專業類型和制造經濟性構建工藝組合件；然后根據零部件類型，確定裝配流程，結合各車間的業務分工和現有的任務量確定零部件需要流轉的車間，進行工藝路線的劃分。（2）頂層MBOM的構建。頂層MBOM由多層次的裝配單元和AO編號構成。裝配單元是裝配件的總稱，指在飛機裝配過程中，可以獨立組裝達到工程設計尺寸與技術要求，并作為進一步裝配的獨立組件、部件或最終整機的一組構件。頂層MBOM構建的主要任務是根據產品的裝配約束關系進行裝配單元的劃分，采用從大部件劃分到小組件劃分的順序，將產品劃分為若干個裝配單元。裝配單元是工序劃分的基礎。在PBOM的基礎上，利用三維交互方式查看設計模型，分析裝配約束關系，劃分工藝分離面，將產品劃分為幾個大的裝配單元，即大部件劃分；再對大部件進行裝配約束關系分析，在每個裝配單元下確定并建立子裝配單元；劃分子裝配體，完成頂層MBOM的構建。
3三維裝配工藝設計與仿真
三維裝配工藝設計與仿真主要包括底層MBOM構建、裝配順序規劃、工裝關聯以及裝配路徑規劃，并對工藝設計結果進行仿真和優化，將工藝設計結果形成的工藝數據（XML/Excel格式）和仿真文件等發送到工程數據集成管理平臺進行統一管理。（1）裝配工藝設計。利用數字化裝配工藝設計與管理系統的三維可視化環境，針對具體裝配單元包含的工序中零組件之間的裝配約束關系，進行裝配順序調整，并對裝配順序規劃的結果進行爆炸圖仿真，及時發現不正確或不合理的工藝過程，進而進行裝配順序調整和優化，圖2為某部件的裝配工藝設計實例。然后以裝配單元為基礎建立AO件，并根據工位數量建立多個AO，定義AO代號和名稱，確定AO對應裝配單元在裝配過程中所需要的裝配工序，完善裝配工序的基本信息，形成裝配工藝，并關聯各個裝配工序的配套零組件、實現的裝配約束、配套裝配資源等信息。（2）裝配工藝優化。飛機零部件尺寸大，精度要求高，裝配過程需要協調的部位多，返工困難，為了避免在裝配過程中因重點部位的誤差疊加而導致裝配精度問題的出現，需要在裝配工藝準備階段對裝配精度進行預測，并對導致裝配精度超差的工藝過程進行優化。直接影響產品裝配精度的主要因素包括零件加工誤差和產品裝配工藝，現有飛機裝配精度保證一般是通過測量和協調實現，不能在產品裝配生產前實現對產品精度的控制。在MBD技術和數字化裝配技術日趨成熟的情況下，為了縮短飛機研制周期，需要將精度控制技術融入裝配工藝準備過程，實現基于精度控制的飛機裝配工藝優化，確保裝配工藝的可靠性。在裝配工藝正式前，對產品進行整體裝配精度預測（見圖3），提前評估各關鍵特性的工藝能力。由于整體裝配精度預測是在零件還未加工的情況下進行的，所以用位置公差（將尺寸公差轉化為參考某基準的位置公差）作為輸入?；诋a品精度MBD模型，利用多維方向偏差搜索算法得出偏差傳遞路徑，用蒙特卡洛算法將輸入的位置公差轉化為相應的偏差值（偏差值呈正態分布），利用上述的偏差值、傳遞路徑、敏感度等信息來預測關鍵特性是否超差。在裝配精度預測的基礎上，通過分析預測結果，確定并優化導致精度超差的工藝因素，最終滿足整體裝配精度要求。如果預測出關鍵特性出現超差的情況，可以結合全要素的偏差貢獻度分析和實際生產能力評估，確定工藝優化方案。如果該方案需要改變裝配順序、定位基準等工藝內容，則需要再進行裝配工藝仿真。通過裝配工藝仿真后的工藝優化方案為有效方案。為了避免飛機裝配生產線生產瓶頸的出現，在裝配工藝設計與仿真階段，通過工序生產力平衡仿真，可以提前預測生產瓶頸和影響因素。通過對裝配工序進行優化，可以在飛機裝配生產前實現裝配工序生產力平衡。對每個工序進行生產時間估算，評估每條工序任務鏈的生產時間，并進行生產力平衡，防止因部分工序任務鏈過長或過短導致生產瓶頸的出現，從而避免生產延誤或等待的情況發生。
4三維裝配工藝指令的生成與管理
裝配工藝指令（AO）是用于規定生產管理單元的完整工藝流程和流程各環節的控制要求及記載生產過程中質量數據的工藝文件。在工程數據集成管理平臺中，可獲取完整的AO信息以及工藝模板，并自動創建AO。當AO完成審簽流程后，系統將自動提取AO中的零組件配套表，將其關聯到頂層MBOM結構中形成底層MBOM結構。（1）裝配工藝文件編制。每個AO對應一道工序，將工藝組件關聯至AO。在AO節點下創建工步，并添加工步屬性和描述信息。將工藝組件中的零組件劃分至工步，并根據要求將標準件和資源劃分至工步。（2）三維工藝信息標注。根據三維信息標注規則，將工藝信息標注在三維仿真動畫中，形成具有指導意義的工藝仿真文件。這些工藝信息描述關鍵的裝配尺寸與公差范圍、工裝和精度要求等生產必需的工藝約束信息，以及在裝配動畫中無法表達的指導信息。三維工藝信息標注的主要方式包括：顏色、可見性、文本、局部放大等。（3）工藝指令。通過數字化裝配工藝設計與管理系統生成AO數據包（Process、SMG、AVI、圖片、XML格式的工藝文件等），將AO數據包傳到工程數據集成管理平臺，利用工程數據集成管理平臺的AO編輯器將XML格式的工藝文件生成為AO文件，其余數據作為附件關聯到AO，AO實例如圖4所示。
5裝配工藝知識管理
飛機裝配工藝準備所涉及的專業范圍廣，包含的信息量大，是一種經驗性非常強的知識密集型工作。在裝配工藝準備過程中，為了實現裝配工藝知識的共享和重用，提高設計質量，縮短準備周期和避免設計資源的浪費，需要對裝配工藝知識進行建模并構建知識庫。飛機裝配工藝知識是指在飛機裝配工藝準備和實際裝配生產過程中形成的，能夠用于指導飛機裝配工藝規劃與仿真的抽象的數據表達。作為飛機三維工藝設計與管理系統的基礎數據庫，裝配工藝知識庫主要是存儲和管理裝配工藝實例、典型工藝模板和制造資源。首先構建3個庫的分類結構，定義相應的屬性，再將裝配工藝實例、典型工藝模板和制造資源等分別放入對應的分類中。將裝配工藝實例劃分為典型工藝、典型工序和典型工步，并存入裝配工藝實例庫。典型工藝模版庫存儲已結構化、參數化的針對典型工藝特點的工藝知識，例如，根據工藝特點不同，將產品分為框類、壁板組件類、地板組件類、管路類和鍛件類等，并按照不同類型的裝配流程構建裝配工藝模板，用于固化裝配過程、組織典型裝配模板數據。將飛機制造企業的生產資源以裝配環境模型、虛擬人體模型、設備模型、工裝模型、工具模型等形式進行三維建模，并賦予相應的參數信息，形成飛機制造資源知識。
6結束語
三維工藝設計范文2
[關鍵詞]電子設備 三維布線 應用 探究
中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）17-0393-01
隨著當前企業生產規模的不斷擴大，電子化生產裝配已經逐漸成為了主要的生產模式，并且還在不斷向著集成化和模塊化的方向發展。電子設備的布線設計對于提高電子設備的工作效率具有重要的意義。傳統的電子設備布線方式采用的是二維布線。這種工藝通過將實物與圖像進行對比來確認圖形的比例大小，并制定最終的線路布局，最后在圖紙上完全按照實物的大小進行圖像的繪制。但由于這種布線方式在制成了實物之后才能得以完成，因此容易導致線路的偏差或不合理，在后續程序中又難以進行再次的修正，給電子設備的設計和裝配帶來了較大的難度。為改善這一現象，三維布線工藝得以發展。本文將對三維布線工藝的特點進行詳細的介紹，并分析其優勢和存在的缺陷。
1. 三維布線技術
三維布線技術以一種以三維模型為基礎的布線工藝。這種技術是在Pro/E工藝的基礎上發展而來的，因而沿襲了其能夠對線路進行模擬的功能。三維布線還可以分為人工布線和自動布線兩種方式，但即使的自動布線的方式仍需要人工的輔助操作，因此并沒有完全實現自動化。事實上，所謂的自動布線就是通過一定的軟件來完成對元件符合的建立，但這一部分工作在整個布線過程中所占的比例很小，因此即使采用了自動的方式也無法有效提高布線的效率。此外，自動布線的工作質量也不高，靈活性也較差，無法滿足大規模的布線需求，因此在實際布線過程中多采用手工布線的方式。
1.1手工布線
手工布線的方式不需要應用復雜的Pro/E程序，因此對于操作人員來說更容易理解和掌握。在進行手工布線前，需要做一些準備工作。首先需要將線路的各個連接點進行手動連接，這樣在隨后的布線過程中可以對線路有一個整體的把握。在手工布線過程中可以使用一定的簡化程序對細節進行優化，并將元件和線路進行快速的連接。
1.2手工布線流程
在進行手工布線前必須對線路有一個完整的了解，尤其是線路內容的結構層次必須進行清晰的劃分。若發現線路中存在不合理的部分就必須進行及時的修正。在設計線路時應當根據圖紙的大小對比例進行一定的調整。線路的設計必須實現高效、合理，可以通過不斷的調整和優化來達到這一目的。在完成線路的設計后就可以將元件連接到相應的線路中，再通過建立空間坐標來明確各個部分的空間關系。在完成了線路的布局后，需要對布線的相關參數進行確認，只有在確認所有數據都正確無誤時才能進行實際的布線操作。在布線的過程中若發現線路中存在不合理的部分也可以進行一定的修正。當所有布線工作完成后就可以根據現有的線路創建三維圖。
1.3手工布線操作
三維布線必須在裝配的狀態下完成，但電子設備最初處于零件的狀態中。因此，在布線開始前必須使電子設備進入裝配的模式。這可以通過一定的程序命令來完成。首先需要確定各個結點的屬性，其次還需要對電纜進行定位。在完成這兩個步驟時需要及時更新設計圖表中的內容，使圖表信息與實物信息保持一致。在創建定位點時必須確保定位點的真實可靠性，當線路中出現無效定位點時不僅會降低工作效率，還會給后續的維修工作帶來更大的難度。
線路的控制需要借助定位點來完成，但定位點之間的線路是自動完成的。但對于一些復雜的線路而言，憑借線路的自動生成程序還無法實現精確的布局，因此還需要人工進行一定的輔助。事實上，創建定位點之間的線路就是布線的實質。在布線的過程中可能會有單芯、多芯等不同的線纜類型，針對不同的線纜類型，布線的方式也有所不同。其中懸空式線纜的布線方式較為復雜，在布線時需要特別注意。
2. 三維布線工藝在設計中的應用
電子設備的傳統布線工藝采用的是二維布線，在電子設備生產裝配完成后才能進行二維圖形的創建。在布線過程中，電子設備的設計人員無法直接參與布線環節，容易使布線工作遭遇一定的困難。設備的原始設計人員對于線路的路徑和結構有更全面的了解，能夠在線路的設計過程中留出更多的預留空間。若線纜沒有一定的伸展空間，就容易導致穩定過高而發生分解，不僅會影響線路的使用效果，嚴重時還會造成一定的安全隱患。線纜燃燒會分解產生無機物，當無機物積累時就會對線路造成污染，使線路運行狀態進一步惡化。在這種情況下，設計出來的產品往往達不到用戶的要求，甚至無法使用，這樣不僅浪費了前期投入的時間，還給企業造成嚴重的經濟損失。
這一問題可以通過采用三維布線的方式來進行解決。三維布線的工藝可以提高電子設備的研發效率，縮短工作時間，從而控制生產成本，并提高了設備的使用年限。在進行三維技術的應用時也需要根據產品的生產標準和企業自身的能力進行合理的選擇。企業應當首先建立完善的電子設備的線纜和接口子庫，在需要布線時可以直接從子庫中調用相關的線纜。三維布線工藝的使用還能提高企業的無紙化生產。三維布線的設計、顯示都實現了電子化，通過網絡的模擬就可以得到真實可靠的圖像和數據，并且還可以根據需要進行縮放，在設計質量上有了更好的保證。
在電子市場競爭日益激烈的背景下，提高企業的生產效率將有利于企業增強自身的產業競爭力，增加經濟收入，而三維布線的工藝正好滿足了這一生產目的，通過實現設計、通訊、優化的一體化來提高了生產效率和質量。同時，通過建立數字模板，實現了對數據的模擬分析和記錄，確保了電子設備的良好性能。
3. 結語
進行三維布線工藝應用，需要工藝人員熟練掌握運用三維模型，在無紙化生產中，對實際裝配操作者進行必要的基礎知識培訓。通過集中有限的工藝力量，開展三維布線工藝技術研究應用意義重大，但需靈活運用。
參考文獻
[1] 周三三，劉恩福. 電子設備三維布線工藝技術應用研究[J]. 電子工藝技術，2011（04）：85-88.
三維工藝設計范文3
[關鍵詞]多功能用房平立面 設計
中圖分類號： TU2文獻標識碼：A
一、設計理念及設計思路
將廠房、單身公寓及自用房組合起來，會給設計者帶來一定的難度。由于他們各自的使用功能不同 ，各層的平面處理不一、結構造型不同。因此應對不同類型的用房進行最佳的平面組合。一般廠房作為生產加工車間，需要一定數量的儀器設備，為搬運安裝方便、利于維修故適合于較低樓層（1-3層）;單身公寓作為職工的臨時性住房，應滿足就近、安靜的原則，適合于中間樓層（4-6層），自住用房作為經營者私人住宅，應安全實用、視覺環境良好，一般放置于上部樓層。
二、建筑平面設計
目前我國大多數小城鎮普遍存在著兩種類型的組合用房：廠房、銷售門面、單身公寓、自用房的組合；出租房、自用房的組合。
1、廠房、銷售門面、單身公寓、自用房的組合
如圖（1）所示，這是一種典型的三合一型七層用房，在平面設計上，根據城市發展的趨勢，經營者的心理需要，設計者采用了以下設計手法：
（1） 廠房、銷售門面的設計
考慮到使用者辦廠及銷售的需要，一般將首層作為銷售門面，二--三層作為小型生產車間，在平面處理上，設計者只在整層平面上設計了男女衛生間和滿足使用要求的樓梯，其余空間由使用者根據要求自行分隔組合處理。上下樓梯和衛生間應盡量集中布置以擴大廠房和銷售廳的使用面積。樓梯間寬度必須滿足上下人流及搬運物品的需要，不宜設計過窄，本設計梯間開間取2.6m,衛生間要求地點隱蔽(靠墻角設計)通氣性能較好，并對其他房間的影響和干擾較小，利用墻上開窗（窗玻璃采用磨砂玻璃）來解決這一問題。
（2） 單身公寓的設計
該房型長寬比較大，房屋長20.5m、寬7.2m，考慮到這一點，單身公寓應沿走道布置（頂端公寓處不宜設走道），為擴大房間凈面積、提高房屋利用率，走道不宜過寬,一般以1.5m為宜。上下水管道應盡量避免彎曲分散布置，兩相鄰公寓衛生間應相背而設，衛生間不宜過大，一般取1.2m×1.5m。
圖（1）
（3）自用房的設計
根據該房型長寬比較大的特點，在室內設計方面應考慮以下幾個方面的問題：
①大露臺，為用戶提供一個良好的休閑活動場所，同時美化用戶的視覺環境。
②客廳應緊靠出入口，并且應有良好的采光效果，本設計在陽臺與客廳之間設計一娛樂廳（娛樂廳與露臺之間設1.5m寬推拉門），使主要房間的通透性減小，同時又滿足了客廳采光要求。有水房間（衛生間、廚房）應集中布置以利于細部構造處理。
③為方便用戶，室內應設雙衛生間：主臥室內衛生間及公共衛生間。
主臥室內衛生間應緊靠墻角放置，靠近出入口，根據城市規劃要求，該衛生間不能直接采光，為解決衛生間的通風問題，在衛生間內設置通氣孔；公共衛生間要求與客廳相鄰，出入方便并應有良好的采光通風效果。本設計在衛生間側墻上設窗來解決采光和通風等問題。
三、建筑體型及立面設計
建筑體型和立面起現了建筑物的外部形象，不同的地域、氣候條件決定了建筑物不同的造型，結合南方城市地處江南水鄉，氣候潮濕多雨，經濟實力雄厚等特點，我們在義烏等城市舊城改造工程及居民工程的設計中普遍采用以下立面形式見圖（3）。
圖（3）
1、屋頂的設計
屋頂采用平坡相結合的形式，在設計中，設計者在屋頂中央設一比較寬大的平臺，該平臺的設計既克服了全坡屋頂成本高室內空間難以利用的缺點，同時在建筑造型上又起到了美觀的作用，更為重要的是利用這一平臺可以進行水箱或太陽能的便利擺放。平臺兩邊采用坡屋面，以利于南方多雨季節雨水的排放。坡屋面上設豎直天窗，以提高閣樓層室內的采光率，屋面采用紅色混凝土瓦防水材料。這樣的設計，屋頂有平有坡，把南北方的屋頂設計風格有機的結合起來，形成義烏獨特的建筑風格。
2、閣樓層樓梯間的處理
頂層樓梯間上抬2.4m-2.6m，形成一較小空間的儲藏間或單身宿舍
3、山墻窗的設計
為提高戶內的采光率，通常在邊套房屋的山墻上開窗，根據使用及住戶要求，開設1-2個普通窗，對經濟條件比較好的用戶，可改設豪華型寬敞明亮式落地窗。
4、立面細部處理
為克服傳統建筑物單調呆板的立面，使建筑物具有一定的節奏韻律及虛實對比，可采取以下
處理方法，從第二層開始前后兩邊各向外挑出一定的長度，從實用方面考慮一般出入口邊向外挑出1.5m左右，另一邊向外挑出0.6m左右。對相同的門窗采取有規律的變化和重復，墻面上用20mm寬黑色的分割線進行縱橫劃分，使立面戶產生輕巧、親切感。屋面上的處理使得屋面有平又坡、有高有低，建筑物在風格和空間序列上體現了和諧統一，在統一中有變化，在變化中統一，體現了現代建筑注重創新，人居合一的設計理念。
四、結束語
本人作為這幾套方案的設計者，感到多功能性用房很適合經濟發達地區中小私營企業，這是因為：
1、易管理
2、低成本、高收益
3、利于小區統一規劃
義烏經濟發達，土地資源有限，征用費極高，多功能性用房的出現對中小型企業的發展帶來了生機和希望，我們希望通過設計者的精心設計使義烏城市用房更合理、經濟更發達。
當然、多功能性用房的產生也存在著一些不可避免的缺點，如小區內人員結構雜亂（外來人口較多）、對小區的衛生、治安都產生一定的負面影響，但是在我國正在推進城市化進程的過程中、多功能性用房將會在很長時間內占主導地位。
參考文獻
[1]顏宏亮.建筑構造設計.上海：同濟大學出版社，1999
[2]李必瑜等.建筑構造.背景: 中國建筑工業出版社，2005
三維工藝設計范文4
關鍵詞：三維輕量化模型、數字化制造定義
隨著三維CAD在國內制造業的廣泛推廣應用，三維設計過程已經成為企業進行產品設計的主流工具。企業在產品設計中積累了大量的三維模型數據，如何充分利用這些三維模型數據成為企業關注的焦點。設計手段的變革，工藝設計跟著需要變革。工藝如何和三維C AD進行集成，工藝如何基于三維CAD進行加工工藝設計和裝配工藝設計等，目前在很多企業都有迫切的需求。
企業設計逐步采用三維設計模式后，工藝設計模式也面臨著改變和沖擊。企業迫切地需要利用三維模型的信息完整、可視的獨特優勢提高工藝編制的質量和效率，并實現產品模型信息的統一。然而，三維模型數據量雖大，但目前的數據模型主要表達設計幾何信息，對于制造工藝以及數據模型卻涉及很少，同時，不同的C A D系統產生的數據在異構平臺下不兼容、工藝信息量龐大和網絡帶寬的限制，使得三維模型數據的交換、共享以及在制造工藝上的應用具有很大的困難。
本文就內蒙古第一機械集團有限公司（簡稱內蒙一機）采用M P M S制造規劃管理系統實現基于三維輕量化模型的工藝無紙化應用的實際情況，探討三維模型下工藝管理的關鍵技術。
一、三維模型輕量化是工藝三維化的關鍵技術支撐
為了實現產品全生命周期內三維模型數據的交換和共享，人們對三維模型的輕量化進行了大量的研究和探索，內蒙一機在Extech MPMS系統上開發應用了符合企業需求的輕量化格式，取得了很好的制造工藝應用效果。
由于工藝制造信息是設計信的息數十倍，在三維工藝設計中，數據的輕量化是實現三維工藝的關鍵技術，三維工程輕量化模型需實現標注、測量、裝配和制造工序模型技術。
在成熟輕量化軟件的基礎上，開發適合工藝應用的輕量化工具，達到工藝設計模式從二維向三維的轉變。將原有的CAPP與2D CAD集成轉變為CAPP與3D CAD的集成，為設計人員提供一個接近真實的可視化工藝設計環境。在這個環境下進行包括建立和提取三維模型中的加工特征信息，加工過程仿真和校驗、裝配過程仿真優化、加工資源規劃等高層次的工藝設計工作。這將大大提高工藝設計的質量和效率，并強化工藝在產品研發過程中的地位。
1.基于輕量化模型的數字化定義技術
數字化產品定義（DPD）是實現數字化制造的基礎，它以數字的方式對產品進行準確描述。采用輕量化模型技術后，數字化產品定義信息必須按輕量化模型要求進行分類組織管理，完整準確地表達產品零部件本身的幾何屬性、工藝屬性、質量檢測屬性以及管理屬性等信息，滿足制造過程各階段對數據的需求，保證產品設計制造過程中的協調性。
2.基于輕量化模型的數字化工藝設計與仿真技術
輕量化模型是產品三維數模的過程制造模型，使產品的工藝設計活動發生了根本變化。工藝設計與仿真將在三維數字化環境下，依據基于輕量化模型技術的數字化工藝協調制造體系要求，以產品的EBOM和三維數字樣機為基礎，以工藝數字化并行定義為核心，制定工藝總方案，建立三維工藝數字樣機，進行數字化三維工藝設計、數字化工藝容差分配、仿真優化和數字化三維工藝仿真驗證。
在工藝設計與仿真的不同階段，仿真的內容也不同。在工藝審查階段，對零件、組件及部件組成的制造單元進行可制造性、可裝配性分析，檢查結構設計的合理性；在工藝規劃階段，通過裝配工藝仿真，確定零部件之間的裝配順序和運動路徑；在工裝設計階段，進行制造資源仿真，設計出合格的工裝資源；在工藝編制階段，通過建立起產品、工藝和資源的數字化工藝數據模型（P P R），并對關鍵部件進行基于M B D的工藝容差分配計算和優化，實現基于模型的工藝分離面劃分、裝配工位設計、裝配流程設計和三維工藝指令設計等。
3.建設輕量化模型的工藝裝備數據
工藝裝備設計在三維數字化環境下，以產品數字樣機、工藝數字樣機為基礎，進行工藝技術裝備的設計和仿真，逐步形成面向現代航空制造的基于三維的飛機制造技術裝備工程體系，實現技術裝備數字化、自動化和柔性化。在工裝設計過程中，產品設計數模、工藝數模的版本變化將直接引起工裝數模的版本變化。因此，必須應用三維關聯技術和三維在線技術，預先開展基于輕量化模型工藝裝備設計與產品、工藝設計及仿真的數字化協同技術，工藝裝備設計與產品設計、工藝設計的關聯更改技術，工藝裝備三維數字化設計制造一體化集成技術和基于三維數字化工藝裝備設計制造等技術的研究工作。
4.基于輕量化模型的裝配過程可視化技術
在數字化制造模式下，裝配現場已擺脫傳統基于二維圖樣的模擬量傳遞體系，三維數模及三維工藝指令已經完全替代了二維工程圖樣和紙質工藝指令，成為在生產現場指導工人工作的技術依據。
為了確保裝配現場能夠及時獲取現行有效的三維數模、輕量化模型和三維裝配工藝指令，滿足產品裝配過程管理與執行控制的要求，需要解決三維數模輕量化的問題，并將基于數字化制造的設計模型、工藝模型、檢驗模型、三維工裝資源數據、輕量化模型和三維裝配工藝指令統一納入企業級P L M中進行管理（圖1），并建立與裝配現場作業計劃的關聯關系，實現三維可視化裝配技術在裝配制造執行系統（MES）的集成應用，實現真正的無紙化。
二、輕量化三維模型的應用
1.現場工藝實現三維模型化以減少生產人員的識圖時間
三維數字模型的直觀性可以幫助工藝人員直接了解零件內部結構，減少看圖出錯的幾率，提高工作效率，工藝人員可以把更多的時間和精力投入到其他工作中。因為對于比較復雜的鑄件圖樣，工藝人員要想在很短的時間內看明白，不是一件容易的事。
對三維數字模型還可以進行三維立體尺寸標注，隨時測量各個需要加工的工序尺寸，檢查零件實際加工的尺寸是否正確。對于復雜且比較大、重的零件，要想知道它的體積和重量不是一件容易的事，需要大量的計算。基于三維數字模型，得到體積和重量則是一件非常簡單的事。
2.更好地了解組件的內部結構
為了更好地了解組件內部結構，需要用軸測圖來表示部件的裝配形式，用這種形式可以很好地反映部件的裝配結構。如果用過去的二維形式來畫軸測圖，幾十個零件組成的部件可能要用十幾天的時間才能夠完成。用三維數字模型裝配的部件，可以很容易生成軸測圖。并能夠及時發現問題，如：在設計過程中通過裝配能夠及時發現零件之間是否有干涉。在裝配中有些零件之間的空間距離在二維圖樣中很難確定，但在三維數字模型裝配中卻是件很容易的事。同時能夠生成任何方向的裝配和軸測圖，并能夠做成各種方向的裝配圖片。這樣就會大大提高了裝配工人的感官認識和實際操作能力，提高了裝配的速度和準確性。
3.動態數字化工藝視頻指導現場正確操作
三維數字模型在計算機中進行裝配，就可以很好地了解整個部件的裝配順序，減少工藝規程編寫中的錯誤，提高工藝規程編寫的質量。
對于稍有文化和專業技術培訓基礎，且有一定識圖能力的年輕員工，如果用播放數字媒體的形式來反映復雜部件裝配的過程，再配合正確的工藝規程文件，就會很好地完成復雜部件的裝配。
制作好的數字媒體，不僅可用以對現場的員工進行培訓，還可用以通過互聯網對千里之外的協作用戶進行培訓，這將是未來培訓的必然趨勢，也是現場工藝人員用于了解裝配部件內部結構最有效的方法。
另外，用三維數字模型制作的視頻文件存為avi形式，就可用Windows中的Windows Media Player或其他視頻軟件來播放，從而反映整個部件的裝配過程。
三、應用效果與部署情況
圖2所示是內蒙一機制造規劃管理系統的完整應用模型。系統將企業的工藝設計與管理組合成一個有機結構化的數據體系，這些數據完全可以為信息系統和后續的應用系統服務，運用三維數字化定義、三維數字化工藝設計與仿真、三維數字化工藝裝備的設計與制造、基于輕量化模型的裝配過程可視化技術、三維數字化檢驗檢測技術以及基于結構化的工藝數據，結合產品數據管理系統集成技術的應用，能夠有效地縮短產品研制周期，改善生產現場工作環境，提高產品質量和生產效率，真正實現無二維圖紙、無紙質工作指令的三維數字化集成制造。
參考文獻
三維工藝設計范文5
洛陽職業技術學院 趙俊霞
針對大型裝備制造企業廣泛應用三維設計模型的現狀，基于數據管理平臺Teamcenter 開展三維裝配工藝應用模式研究；通過開展基于三維模型的裝配工藝設計、裝配工藝仿真，構建多樣的裝配工藝應用模式；達到驗證和改進產品的裝配工藝，提高裝配效率和質量，滿足三維環境下開展裝配工藝設計的目的。
一、引言
三維設計軟件NX 和數據管理平臺Teamcenter 在以航空、船舶為代表的國內大型裝備制造企業中得到了廣泛的應用，實現了產品數字化設計及管理。但是當產品從設計階段延伸到工藝階段時卻出現了三維數據傳遞的“斷層”，在工藝系統中基于三維產品模型應用等方面還很薄弱?，F有的工藝模式仍然采用二維圖紙和傳統工藝文件的方式進行，無法滿足三維環境下工藝工作的要求。目前，工藝工作中面臨的問題如下。
（1）工藝設計沒有直觀的產品和資源表現形式，工藝設計人員依據二維圖紙去理解產品的裝配關系及工裝的使用方式，并構想產品的裝配順序，整個過程耗費時間，且容易出現歧義。
（2）工藝數據表達手段單一，目前工藝輸出結果以二維工藝卡片為主，不能充分應用上游的三維設計數據，很難對復雜結構和過程進行清晰、直觀地表達，不利于操作者快速理解產品的裝配過程。
（3）工藝人員在工藝編制過程中根據生產要求提出的工裝需求，只能在實際生產中驗證工裝的可行性和合理性，如果在虛擬環境中驗證工裝的可行性和合理性，能夠有效避免工裝返工和修改，提高工裝設計效率和質量。
針對以上問題，開展數字化裝配工藝應用模式研究，構建基于三維模型的裝配工藝設計系統，實現三維設計、工藝數據的完整搭接，為最終實現數字化裝配工藝奠定基礎。
二、技術路線
基于三維模型的裝配工藝設計系統的總體技術路線如圖1 所示。實現途徑如下。
（1）從Teamcenter 系統中獲取設計BOM 及產品三維模型，進行裝配結構的可視化調整，形成工藝BOM，根據工藝BOM 進行工藝分工，確定各個部件所屬的裝配部門，最后輸出PBOM 和分單位目錄。
（2）工藝編制人員接收任務后制定工藝流程順序，確定產品在裝配過程中所需的裝配工序，形成裝配工藝流程；進行裝配工藝的詳細設計，指定各個裝配工序所需要的零組件、制造資源( 工裝、夾具) 等信息。
（3）工藝人員根據裝配工藝要求，進行裝配路徑規劃，對裝配工藝設計進行仿真驗證，確保裝配工藝設計的可行性和合理性，并輸出相應的仿真圖片、仿真動畫信息。
（4）將裝配工藝設計、裝配工藝仿真產生的結果通過工藝卡片、包含三維模型信息的PDF 文件以及AVI 格式的視頻動畫等方式輸出，以指導現場生產。
（5） 三維裝配工藝設計系統產生的結果信息存儲在Teamcenter 系統， 生產現場通過制造執行系統與Teamcenter系統的接口獲取相應的工藝數據用于指導生產。
三、基于三維模型的裝配工藝規劃
1. 裝配工藝性審查
在產品設計階段，工藝人員應用三維裝配工藝設計系統進行工藝審查，檢查產品的可裝配性。當主管提出合理化建議時，通過批閱的形式反饋到設計人員，達到工藝提前介入的目的，提高產品的工程化水平。
2. 構建PBOM
通過集成接口讀取Teamcenter 系統中的EBOM 及相應的產品輕量化模型。根據產品的結構特點和裝配關系，在可視化環境中方便地調整裝配零組件組成結構、設置工藝組件、完善零組件的工藝信息，最終形成完整的PBOM。
3. 工藝分工
通過三維工藝設計系統，直接在三維環境中從產品樹上選取零組件分配到相應生產部門。系統能夠自動識別零組件的分配狀態，未分配的零組件和分配后的零組件分別以不同的方式顯示，避免零組件漏分而引起工藝錯誤。
四、基于三維模型的裝配工藝設計
1. 任務分工
生產分廠接到生產任務后，主管工藝人員根據實際情況進行裝配單元的分解，并且能對組件的組成進行調整，將本部門承擔的任務進一步分解為更小的裝配單元，并指定具體的負責人編制裝配工藝。系統能夠方便、快捷地輸出任務分工表。任務分工完成后進行零組件遺漏檢查，確保任務分工的完整性和正確性。
2. 制定工藝路線
工藝編制人員接收任務后在三維環境下制定工藝流程，確定產品的裝配工序，形成裝配工藝路線卡，并可指定裝配工位等。
3. 詳細工序設計
工藝編制人員在三維環境下指定本工序零部件、工裝和設備，并填寫工藝內容。工序設計完成后，零部件、工裝和設備信息自動匯總，填入相關的匯總表中，并進行零組件遺漏檢查，確保產品裝配的正確性和完整性。
裝配工藝設計完成后形成裝配過程信息樹，如圖2 所示，包含具有順序關系的各個裝配工序以及對應的裝配件和裝配資源。
五、基于三維模型的裝配工藝仿真
完成裝配工藝設計后，所有的裝配所需要的資源信息已經具備，進行裝配過程的仿真工作。在虛擬環境中驗證零組件的裝配過程，確定合理的裝配順序，避免發生因裝配順序不正確而出現的無裝配通路的情況，并且能夠優化裝配流程，得到最適合的裝配順序。裝配過程仿真的主要內容如下。
1. 裝配路徑設計
根據工藝路線的要求，在三維虛擬裝配環境中通過手動交互式的操作待裝配的零組件，規劃每道工序中裝配件的裝配順序來得到的零組件的裝配路徑，如圖3 所示。在保證零組件裝配的合理性的前提下，制定正確的裝配路徑。
2. 裝配路徑仿真
裝配路徑仿真主要包含以下內容。（1）根據生產的實際要求對裝配過程進行模擬，以保證裝配路徑的可行性，最終通過驗證零部件的裝配順序、裝配路和裝配操作姿態等數據的合理性，裝配所需要的工裝、工具等的可達性，以及裝配操作空間的敞開性。
（2）裝配路徑動態分析，工藝人員根據裝配路徑動態的分析情況，動態的調整零組件的裝配順序、裝配的優先級，重要特性的保障措施等，從而優化產品的裝配過程，達到驗證產品的裝配工藝性，完善工藝設計的目的。
3. 裝配干涉檢查
在裝配移動過程中實時進行干涉檢查，檢查裝配件、工裝在裝配過程中是否和其它裝配件或裝配資源發生干涉。模擬零組件在裝配過程中實際可能發生的問題，幫助用戶分析裝配過程并檢測可能產生的錯誤。當遇到干涉和失調時能夠及時停止仿真，并且能夠在裝配過程中標注和修改出現的問題。
通過裝配過程仿真，定位影響裝配整體效能的關鍵裝配環節，并對不同的改進方案進行實時分析、比較以及優化，建立局部和整體相結合的持續性優化機制，形成相對最優的工藝方案。
六、裝配工藝的輸出及管理
1. 裝配工藝輸出
工藝人員在系統中完成了全部的工藝工作，并通過仿真驗證裝配工藝過程的準確性，最終得到優化后的工藝設計的結果。這些結果能夠通過工藝卡片、在線交互工藝、包含三維模型信息的PDF（3D PDF）文件以及AVI 格式的視頻動畫等方式輸出，如圖4 所示。最終以視頻或電子文檔形式到生產現場，從而指導現場工人準確、快速的進行裝夾、裝配、拆卸和維護等。
2. 裝配工藝的管理
最終形成的裝配工藝等資源信息存儲在Teamcenter系統中，由Teamcenter 系統完成三維裝配工藝變更過程的控制，包括工藝版本的控制、審批流程的驅動、工藝更改以及工藝升版的控制等。
七、實現意義
通過開展基于三維模型的裝配工藝研究，實現意義如下。
（1）構建基于三維設計模型的裝配工藝設計體系以適應MBD 環境下開展工藝工作，改變以二維圖紙為主的傳統工藝設計；以產品三維設計模型為基礎，通過構造數字化的工藝設計與仿真環境，形成快速的裝配工藝設計、裝配工藝仿真及驗證能力。
（2）建立三維工藝文件表達及管理模式，滿足工藝文件審批、有效性管理以及現場應用等方面的需求，基于三維設計模型構建面向生產現場的工藝，豐富工藝展現形式，提高工藝指導生產的能力。
（3）一方面對產品的設計結果進行驗證，實現面向裝配的設計；另一方面實現基于虛擬現實的裝配工藝設計，通過建立三維可視化的虛擬環境，檢驗產品裝配工藝性，從而指導實際裝配生產。
（4）將裝配工藝設計與產品結構設計緊密結合，裝配工藝設計能夠在產品設計過程中同步開展，在產品實物到達裝配現場前直觀的開展工藝設計工作，充分體現并行工程的設計思想。
三維工藝設計范文6
關鍵詞： 三維集成電路； 三維晶圓級封裝； 三維堆疊技術； 三維片上系統
中圖分類號： TN431.2?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）06?0104?04
依靠減小特征尺寸來不斷提高集成度的方式因為特征尺寸越來越小而逐漸接近極限，而三維芯片則是繼續延續摩爾定律的最佳選擇[1]。理想的三維芯片是在硅片上交替的制造器件層和布線層，由于難度較大，現階段基本無法實現。目前的三維芯片，本質上是封裝技術的一種延伸，是將多個裸晶片（die）堆疊起來，這種技術允許基本電路元件在垂直方向堆疊，而不是僅僅在平面互連。三維芯片的主流技術有兩種：SOI技術[2]和純硅技術[3]，TSV最小間距可達6 mm，最小直徑可達2 mm，即將走向量產階段，成為主流技術[4]。
三維芯片優勢很多，除了明顯的提高集成度之外，更小的垂直互連，還可提高互連速度和減小最長全局連線。同時，連線的縮短會減少長連線上中繼器的數量，從而減少功耗[5]。因為堆疊的晶片可以是不同工藝的，三維芯片非常符合片上系統（System?on?Chip，SoC）的需求，生產異構的復雜系統。三維芯片符合未來的高性能計算和多核/眾核處理器的需求。目前IBM和Intel都紛紛在眾核處理器中試用三維堆疊技術，如IBM的Cyclops系統[6]和Intel的萬億次計算系統[7]。
1 三維互連技術定義
為了能夠對三維技術的前景有個更清晰的了解，首先需要確定三維技術的定義，并給眾多的技術一個明確的分類[8]。組成電子系統的基本模塊為晶體管、二極管、被動電路元件、MEMS等。通常電子系統由兩部分組成：基本模塊和用于連接它們的復雜的互連系統?；ミB系統是分級別的，從基本模塊之間窄而短的連線到電路塊之間的長連線。設計良好的集成電路，線網會分為本地互連線、中層互連線和頂層互連線。電路也是分級別的，則從晶體管、邏輯門、子電路、電路塊到最后的帶引腳的整電路。如今被稱為三維技術的，是一種特別的通孔技術，這種技術允許基本電路元件在垂直方向堆疊，而不是僅僅在平面互連。這是三維集成技術的最顯著特征，它帶來了單位面積上的高集成度。三維互連技術，指的是允許基本電子元件垂直堆疊的技術。這里的基本電子元件指的是基本電子器件，例如晶體管、二極管、電阻、電容和電感。三維互連技術相關的一些定義見表1。
表1 三維互連技術的定義及特征
3D?Packaging（3D?P）：使用傳統包裝技術的三維集成，例如引線鍵合（wirebonding），層疊封裝（package?on?package stacking）或嵌入PCB板。
3D?Wafer?Level?Packaging（3D?WLP）：使用晶圓級封裝技術的三維集成，在晶圓制造之后進行，例如倒裝封裝、fan?in和fan?out重構晶圓級封裝。
3D?System?on?Chip（3D?SoC）：做為片上系統（System?on?Chip，SoC）設計的電路，但是用堆疊的多層晶片實現的。三維互連直接連接不同晶片上的電路塊。這種互連是全局級別的互連，可以允許大量的使用IP塊。
3D?Stacked?Integrated?Circuit（3D?SIC）：允許三維堆疊棧中的不同層的電路塊之間有直接的互連，這種互連是頂層和中層級別的互連線。這種三維堆疊棧由一系列的前段工藝（器件）和后段工藝（互連線）的交替堆疊而成的。
3D?Integrated?Circuit（3D?IC）：由各種有源器件直接堆疊而成。這里的互連是本地級的。這種三維堆棧是由器件和互連線混合堆疊而成的。
在上述介紹了很多實現三維互連的技術。其中備受關注的一個是硅通孔TSV技術，這個技術被廣泛的用于3D?WLP， 3D?SoC和 3D?SIC的互連線中。
硅通孔（Through Silicon Via，TSV），也叫硅穿孔，是一種穿透硅晶圓的器件層的垂直電連接[3]。具體的說，TSV就是用來連通晶圓上下兩邊的通孔，在通孔中灌注導體形成連線。灌注的導體可以根據其具體工藝來確定，如導電材料銅、鎢以及多晶硅，并用絕緣層（常為二氧化硅）將TSV導電材料與基底隔離開。這層絕緣層也確定了TSV主要的寄生電容及熱性能。TSV導體與通孔壁之間鍍有一層很薄的阻礙層（如鉭），用來阻止導體中的金屬原子向硅基底滲透。TSV通孔的形成有Bosch深反應性離子蝕刻（Bosch Deep Reactive Ion Etching，Bosch DRIE）、雷射鉆孔（laser drilling）、低溫型深反應性離子蝕刻（cryogenic DRIE）和各種濕式蝕刻（等向性和非等向性蝕刻）技術。在通孔形成的工藝上，特別強調其輪廓尺寸一致性，導孔不能有殘渣，且通孔的形成必須滿足相當高的速度要求。
有很多方法可用于實現基于TSV的3D?SIC和3D?WLP，不過大致都劃分為如下工序：硅通孔階段、晶圓減薄、薄晶圓處理和背部處理、三維鍵合。這些工序的順序可能不同，會產生一系列的工藝流程。這些工藝流程可以按照四種特征來分類，具體如下：
（1） 按照TSV過程與器件擴散過程的先后順序（見圖1）。先通孔：通孔工藝在前段工藝（Front?End of Line，FEOL）之前；采用這種技術使用的導電材料需要承受后段工藝的高溫熱沖擊（常大于1 000 oC），所以只能選擇多晶硅為通孔材料；中通孔：通孔工藝在前段工藝FEOL器件制造之后，但是在后段工藝（back?end of line，BEOL）互連線之前；后通孔：通孔工藝在后段工藝之后，或與互連線工藝集成在一起進行；采用這種技術可以使用金屬材料如銅和鎢。
（2） 根據TSV工藝與三維鍵合工藝的順序來劃分：TSV工藝在三維鍵合工藝之前或者之后。
（3） 根據晶圓減薄與三維鍵合工藝的順序來劃分：晶圓減薄工藝在三維鍵合工藝之前或者之后。
（4） 根據三維鍵合工藝來劃分：分為晶圓到晶圓（Wafer?to?Wafer，W2W）[9]鍵合、晶片到晶圓（Die?to?Wafer，D2W）[10?11]鍵合、晶片到晶片（Die?to?Die，D2D）[12?14]鍵合三種。采用的晶圓鍵合方法，包括：氧化物融熔鍵合（oxide fusion bonding）、聚合物黏著鍵合（polymer adhesive bonding） 、金屬?金屬鍵合（metal?metal bonding）。其中，金屬?金屬鍵合又可分為：金屬融熔鍵合（metal fusion bonding）和金屬共晶鍵合 （metal eutectic bonding），如：銅錫共晶（Cu?Sn eutectic）等。
以上是按照四種主要的特征來劃分，除此以外，還可以按照另外的特征來劃分，例如F2F（face?to?face）鍵合或者B2F（back?to?face）鍵合等。上面定義的通用流程特征可應用于3D?WLP和3D?SIC的頂層互連線和中層互連線。
對于3D?WLP TSV技術，后通孔的路徑是最重要的，它在三維鍵合之前完成，可以是前面TSV（TSV與互連線在器件的同側）或者是背面TSV（TSV在器件背面）。這些方法不僅僅可以用于平常的半導體技術，而且可以用于無源器件或者混合信號模塊。另外，與TSV相關的問題還包括成品率、TSV可靠性、TSV寄生效應、TSV冗余、熱通孔等問題，均是研究熱點。
2 三維技術藍圖
依據上文的三維互連線級別和三維工藝的定義，給出了每個級別的TSV的發展藍圖如表2，表3所示[8]。對于3D?SIC，它分兩個互連線級別，具體如下：頂層互連線級別的3D?SIC和3D?SoC。這種技術允許W2W， D2W和D2D堆疊。這種三維TSV工序一般與硅晶圓的制造生產線集成在一起，而三維鍵合工序一般在硅工序之外。中層互連線級別的3D?SIC，例如小電路塊的三維堆疊。這種技術一般是W2W堆疊。三維TSV工序與三維鍵合工序都集成在硅制造生產線之中。
表2 頂層互連線級別的3D?SIC/3D?SoC發展藍圖
Intel認為三維芯片是未來芯片的發展趨勢，它會帶來架構的極大改變，未來即將邁入三維時代。Intel實驗室與臺灣工研院有合作開發采用三維芯片架構的低功耗內存技術，該技術將來可應用在百萬級計算、超大規模云數據中心等大型系統以及智能手機、Ultrabook、平板計算機等移動系統中。Amkor公司和位于比利時的納米電子和納米技術研究中心IMEC，將合作開發成本效益高的基于晶圓級三維集成技術。許多公司如IBM；Amkor，Intel，IMEC，Samsung，Qimonda AG，德州儀器、Tessera，Tezzaron，Ziptronix，Xanoptix，ZyCube都在研究三維集成技術；TSMC（臺灣）、Tezzaron、特許（新加坡）已有晶圓廠宣布有意將TSV技術量產，這些都是三維技術走向量產階段、成為主流技術的前兆。
表3 中層互連線級別的3D?SIC發展藍圖
3 三維集成技術面臨的挑戰
成功的發展三維集成電路是一個綜合復雜的問題，這個過程中面臨多種挑戰，需要克服很多問題。本文列出了幾個最關鍵的問題，具體如下：
（1） 技術限制。三維集成技術的工藝還不完善。現在比較成熟的技術我們俗成2.5D，采用的bond?pad方式連線的晶圓級封裝技術?；赥SV的三維堆疊技術目前已能實現，但是尚未大規模量產和一個完整的量產方案。例如是先通孔還是后通孔，三維集成是采用原有的設備改裝還是全新的技術，是否會產生一種全新的三維集成廠，負責專門的三維集成工作，這些各個公司都有自己的研究方案，但尚未形成成熟的技術路線。
（2） 測試問題。測試技術也面臨挑戰，傳統測試技術是針對單層系統設計的，未提供針對多層芯片集成的整體系統測試技術。
（3） 三維互連的設計問題。三維互連設計的問題主要表現在：第一，三維芯片中個各層可能是采用不用工藝完成的，要綜合的對不同的層進行互連設計難度很大?，F在常用的方法是，先進行一個三維劃分，然后再進行各個層內的設計；第二，跨越幾個層的全局互連線，例如時鐘和電源電路，均需要重新考慮設計問題。
（4） 散熱問題。在二維集成電路中，芯片發熱已經對電路性能和可靠性產生了重要影響，采用三維工藝后，有源器件集成密度的大幅提升促使芯片功耗劇增，加之芯片內部使用的電介質填充材料導熱性能不佳，種種不利因素使得三維集成電路芯片散熱問題雪上加霜，散熱問題成為集成電路物理設計中必須首先考慮的難點問題之一。目前也提出了很多解決熱量問題的方案，但是并沒有一個公認的完善的解決方案。
（5） CAD工具問題。集成電路的計算機輔助設計作為芯片設計的關鍵技術，對芯片性能、功耗、工作溫度、設計?制造通過率等都有著巨大影響，是三維集成電路發展的基石。過去幾年來三維集成工藝的發展成熟，使得人們已開始在三維集成電路方面開展積極的探索，但是目前的三維集成電路的CAD軟件尚不完善，大部分均為現有的二維CAD軟件的簡單擴展，還沒有一個通用的全面的軟件。
4 結 語
CMOS集成電路發展至今，傳統二維（2D）平面集成工藝已達集成密度極限，為了提升芯片性能，集成更多晶體管，就必須增加芯片尺寸，而芯片尺寸增加帶來全局互連距離的延長，從而引發了更嚴峻的互連問題：延時增加、噪聲、信號串擾問題不斷加劇限制了數據總線帶寬，互連問題成為二維集成電路的瓶頸。要克服互連線帶寬限制，必須實質性地改變設計方法。
三維集成電路是傳統二維集成電路從傳統平面集成方式向垂直方向立體集成方式的延伸。三維集成電路的優勢在于：多層器件重疊結構使芯片集成密度成倍提高；TSV結構使互連長度大幅度縮短，提高傳輸速度并降低了功耗；重疊結構使單元連線縮短，并使并行信號處理成為可能，提高了芯片的處理能力；多種工藝，如CMOS、MEMS、SiGe、GaAs混合集成，使集成電路功能多樣化；減少封裝尺寸，降低設計和制造成本。本文給出了三維技術的定義，并給眾多的三維技術一個明確的分類，包括三維封裝（3D?P）、三維晶圓級封裝（3D?WLP）、三維片上系統（3D?SoC）、三維堆疊芯片（3D?SIC）、三維芯片（3D?IC）。給出了比較有應用前景的幾種技術，三維片上系統和三維堆疊芯片的技術藍圖。最后，分析了三維集成電路存在的一些問題，包括技術問題、測試問題、散熱問題、互連線問題和CAD工具問題，并指出了未來的研究方向。
參考文獻
[1] BANSAL S. 3?d stacked die： Now or future？[C]// Proceedings of Design Automation Conference. [S.l.]： DAC， 2010： 298?299.
[2] KOESTER S J. Wafer?level 3d integration technology [J]. IBM Journal of Research and Development， 2008， 52（6）： 583?597.
[3] PATTI R S. Three?dimensional integrated circuits and the future of system?on?chip designs [J]. Proceedings of the IEEE， 2006， 94（6）： 1214?1224.
[4] PAVLIDIS V F， FRIEDMAN E G. Interconnect?based design methodologies for three?dimensional integrated circuits [J]. Proceedings of the IEEE， 2009， 97： 123?140.
[5] ZHANG R， ROY K， KOH C?K， JANES D B. Stochastic interconnect modeling， power trends， and performance characterization of 3?d circuits [J]. IEEE Transactions on Electron Devices， 2001， 48（4）： 638?652.
[6] ZHANG Y. A study of the on?chip interconnection network for the ibm cyclops64 multi?core architecture [C]// Proceedings of Parallel and Distributed Processing Symposium. [S.l.]： PDPS， 2006： 10?14.
[7] Anon. Addressing the challenges of tera?scale computing [J]. Intel Technology Journal， 2009，13（4）： 1?11.
[8] Anon. International technology roadmap for semiconductors [R/OL]. [2013?07?02]. http：// .
[9] TAOUIL M， HAMDIOUI S. Yield improvement for 3d wafer?to?wafer stacked memories [J]. Journal of Electronic Testing?Theory and Applications， 2012， 28（4）： 523?534.
[10] CHOI W K. A novel die to wafer （d2w） collective bonding method for mems and electronics heterogeneous 3D integration [C]. Proceedings of 2010 60th Electronic Components and Technology Conference. [S.l.]： ECTC， 2010： 829?833.
[11] TAOUIL M. Test impact on the overall die?to?wafer 3d stacked IC cost [J]. Journal of Electronic Testing?Theory and Applications， 2012， 28（1）： 15?25.
[12] BOWMAN K A. Impact of die?to?die and within?die parameter variations on the clock frequency and throughput of multi?core processors [J]. IEEE Transactions on Very Large Scale Integration （VLSI） Systems， 2009， 17（12）： 1679?1690.
