Chiplet小芯片时代中的国产EDA

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随着多芯粒(Die)封装从2D逐渐过渡到3D，高带宽高密度互连的异构集成和Chiplet成了最近很火的一个技术方向。因为Chiplet不仅可以帮助系统公司更容易地自定义创新芯片，也可以帮助中小型的芯片公司和团队降低创新门槛，把资源投入在核心创新点上。

www.esmchina.com/, Feb. 22, 2023 – 

简单而言，异构集成和Chiplet是将不同工艺制程、不同性质的芯片以二维拆解或三维堆叠的方式，整合在一个封装体内的集成电路。3DIC产业在硅基集成电路产业发展的基础上，增加了各类堆叠和互连技术，比如2.5D硅中介基板与硅通孔(TSV)。此外，在传统封测产业的发展基础上，也有技术的延展，比如支持超小互连密度的有机中介载板等。

从"单打独斗"到"纵横捭阖"

Chiplet中其实包含了很多EDA相关的新技术，比如说与制造相关的功耗分析、散热分析等。但目前，不但国外商业工具占据了EDA市场的大部分市场份额，现有的大部分也都是点工具和碎片化方案，都停留在单芯片流程和单芯片模式，无法高效承载多芯片模式下的Chiplet设计，尤其是在工艺适配完整方案方面。同时，Chiplet芯片的设计验证也对传统EDA工具提出了新的要求，特别是在验证技术和工具方面，实际上已经成为Chiplet发展的瓶颈之一。

芯华章科技首席市场战略官谢仲辉指出，当前这种以单一公司完成Chiplet SoC全系统设计为主的模式，在未来会被多厂商合作的新型Chiplet流程模式打破，并在IP建模、互连架构分析等系统级性能(Performance)、功耗(Power)和功能(Function)验证方面，提出新的验证需求。

"要实现全新的Chiplet产业结构，不能仅仅只解决制造问题，必须要通过异构、系统集成的方式，体现从系统设计出发的理念。"谢仲辉表示，在制程工艺逼近极限的当下，半导体设计产业开始更多考虑系统、架构、软硬件协同等要素，从系统应用来导向、从应用来导向去驱动芯片设计，让用户得到更好的体验。

为此，芯华章也提出了针对性的"敏捷验证"方案，以低成本、高效率迭代为核心，明确指出"自动和智能的快速迭代"、"提早进行系统级验证"、"统一的数据库和调试手段"三大技术方向，加速系统设计与架构创新，从整体上降低芯片开发的成本、风险和难度。

华大九天副总经理郭继旺在接受本刊采访时称，国内EDA相对起步较晚，目前尚无成熟的Chiplet设计商用方案，工艺适配技术也才起步，和国外领先的各大EDA版图工具还有一定的差距。"无论是国外还是国内，在EDA方案中，高效智能的工艺适配Chiplet PDK及设计验证技术都是Chiplet设计面临的一个重大瓶颈问题。"他说，业界迫切需要一套针对Chiplet设计和验证的EDA工具，并开发适配Chiplet工艺以及EDA工具的先进封装PDK，再联合Chiplet设计公司进行设计验证，形成从制造、设计到EDA协同发展的闭环生态系统。

从设计方法学角度来看，从早期的规划、布局布线，到验证分析，再到结合了封装基板设计的各类技术，异构集成和chiplet小芯片微系统与硅基模拟集成电路设计的方法学也是相似的。所以郭继旺建议指出，国内3DIC EDA的发展，可以以模拟芯片设计软件技术为基础，结合封装设计的各个模块进行融合，并进一步开发缺失以及有差异化的模块，形成一套3DIC微系统设计EDA全流程工具。

芯和半导体联合创始人、高级副总裁代文亮博士则将异构集成和Chiplet对EDA的影响归结为两个方面：首先，采用Chiplet技术将逻辑、模拟、存储等功能模块集成到单颗芯片后，传统单一功能的分析变成了复杂的系统级协同仿真，如信号、电源、热、应力、版图等方面的一致性设计，使得EDA工具需要应对芯片设计与仿真越来越复杂的挑战。

其次，单芯片规模呈现爆发性增长，业界领先处理器芯片的晶体管集成已超千亿，十分庞大，各单点分析工具的模型和接口设置转换繁琐，对EDA工具全流程自动化提出了更高的要求，EDA工具设计效率要持续提高匹配芯粒发展的需求。

经过十多年的积累和沉淀，芯和半导体已经发布了Chiplet先进封装设计分析全流程EDA平台，这是业界首个用于3DIC多芯片系统设计分析的统一平台，为客户构建了一个完全集成、性能卓著且易于使用的环境。

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