
过去几十年,半导体行业一直沿摩尔定律的轨迹狂奔——每18个月晶体管密度翻一番。但进入后摩尔时代,单纯靠缩小晶体管尺寸换取性能提升的路,越走越窄。
华为提出的韬(τ)定律,给出了全新评判标准:竞争的核心不再是“能塞进多少晶体管”,而是“能否在全链路层面极致压缩RC时延τ”。
时间常数τ = RC,决定了信号传输快慢、芯片响应速度。谁能在系统层面把τ压到最低,谁就掌握了先进芯片设计的主动权。
而落地韬定律最核心的技术路线,正是逻辑折叠(Logic Folding)3D堆叠——将逻辑电路拆分为微小单元,分配到不同芯粒,再通过TSV、混合键合、微凸点垂直堆叠,从物理底层把信号传输路径缩到最短,进而降低τ。
这条路听起来很清晰,但真正走起来,却卡在了一个关键环节——仿真验证。

多层芯粒垂直堆叠,密度上去了,物理场的复杂程度也指数级飙升:
电路工作时产生功耗发热,温升改变金属电阻率和介质介电常数,直接推高RC时延τ;多层芯片、基板、填充材料热膨胀系数不同,热应力不仅改变器件电学特性,应力超标还会造成凸点分层、封装翘曲、甚至芯片断裂;电、热、力三者形成闭环、互相牵制。
这意味着,必须把电、磁、热、力的四个物理场放在一起联合仿真,才能还原芯片真实工作状态。
然而,市面上主流海外EDA工具,各物理场求解器彼此割裂、数据不通,缺乏完整的联合仿真流程。结果就是——算出来的τ脱离真实工况,逻辑折叠架构的量产签核缺少可靠依据,先进封装设计反复返工。
痛点具体体现在五个环节:

围绕「压缩全局时延 τ」顶层目标,九同方构建了从前处理-电-磁-热-力仿真的国产工具链:
ArcherSimNX统一前处理 → eWave3DIC&eCPS电磁仿真 → ePI-DC&ePI-AC电源完整性仿真 → eTherm3D热仿真 → sDyna结构应力仿真 → 仿真数据协同 → 签核报告

国内稀缺的3DIC跨尺度一体化建模底座,前处理统一化,从源头消除多工具模型不一致带来的计算误差
原生适配TSV、混合键合、多Die堆叠,高精度提取RLCG寄生参数,为时延τ计算提供更贴近实际工艺的电磁参数基础
支持导入温度场数据对金属电阻率进行修正评估,破解3D堆叠供电与温升关联分析难题
稳态+瞬态双模式求解全域温度场,哪里发热、热了多少、怎么传导一目了然
全自主结构力学求解器,覆盖热应力、封装翘曲、焊点失效全场景分析
仿真数据协同:打通各工具间数据传递通道,这是整套方案区别于海外孤立工具链的关键差异点。
目前,九同方电-磁-热-力仿真EDA工具链已在国内多家先进封装与芯片设计企业的实际项目中投入应用,覆盖AI算力芯片、高性能计算、车规级芯片等典型3D堆叠场景,工具精度与效率在真实设计流程中得到持续迭代验证。
接下来,逐一拆解这套解决方案的核心能力。
3DIC仿真的第一个“劝退点”,就是建模。
一个完整的3D堆叠模型,包含纳米级的晶体管、微米级的TSV和凸点、毫米级的基板和封装——跨尺度特征交织在一起。如果不加处理直接全尺寸解析,单一3DIC堆叠的网格数量轻松达到数千万甚至上亿级别,计算资源消耗巨大、求解时间漫长。
ArcherSimNX做到的是:统一底座 + AI智能简化 + 分域自适应网格。
1)兼容GDS版图、STEP/IGES三维结构等多类工业文件,自动完成双层Die、TSV、微凸点、中介层的堆叠装配;
2)搭载AI智能几何修复和特征简化算法,自动剔除无效微小结构,大幅削减网格规模;
3)一套几何模型同步供给电、磁、热、力执行运算求解,采用分域自适应网格剖分,兼顾不同物理场精度;
4) CPU/GPU并行加速,把原本数天的建模工作压缩到小时级。
设计人员不用再在多个工具间来回导模型、反复修复几何,源头统一了,后续仿真才不会“失之毫厘、谬以千里”。

电磁寄生参数,是计算时延τ的“地基”。地基不准,上面算什么都白搭。
逻辑折叠3D堆叠中,垂直互连带来的层间耦合效应极强,传统2D仿真严重低估寄生电容、电感和互耦参数。eWave3DIC&eCPS工具原生适配HBM、硅中介层、混合键合等先进封装场景,针对垂直互连精准求解。
核心能力包括:
1)自研区域分解并行算法,高效处理超大跨尺度堆叠模型;
2)精准仿真高频信号趋肤效应、邻近效应,量化跨Die串扰与传输损耗;
3)分层输出上下芯粒关键路径RC参数,智能识别高时延敏感走线,直接给出版图优化建议。
设计人员不用再凭经验估算寄生效应对时序的影响,eWave3DIC&eCPS把电磁场数据摆到桌面上,从物理路径层面帮设计人员精准压缩τ。

逻辑折叠架构中,供电网络分两层:中介层全局PDN + 芯粒本地PDN。两层耦合,IR压降、同步开关噪声问题突出。更棘手的是——高温推高电阻,电阻升高又加剧温升,形成“升温 → τ变大”的恶性循环。
ePI-DC&ePI-AC能同步完成静态IR-Drop分析和动态同步开关噪声仿真,精准定位高电流密度区域,预判电迁移失效风险。
关键能力在于:支持与热仿真工具进行数据交互——导入温度场数据动态修正金属电阻率,量化温升对RC时延τ的影响幅度。适配上下芯粒独立供电、跨层共享供电两种主流架构。
设计人员不用再孤立地分析供电网络,把温度对电性的影响纳入考量,提前规避供电失衡引发的性能衰减。

3DIC的热管理,用一句话概括就是:功率在垂直维度上叠加,热流密度几何级上升。
多个高功耗Die堆叠在一起,热点集中、横向散热通道受限、上下层热耦合显著。传统稳态仿真匹配不了实际动态功耗变化。
eTherm3D支持稳态和瞬态双模式求解,可导入芯片动态功耗分布,精准捕捉不同负载下上下Die、微凸点、中介层的温度梯度,快速定位堆叠热点。
全域温度场可输出用于电学参数修正评估,内置硅、铜、底部填充胶、散热盖等全品类工艺材料库,快速完成高导热薄膜散热方案对比验证。
设计人员不用再靠“加散热片”这种粗放方式应对发热,eTherm3D让热管理有了数据支撑,从热管理维度抑制温升对τ的负面影响。

多层异质材料温差引发热膨胀应力——这是3D堆叠芯片长期可靠性的核心隐患。
不同材料热膨胀系数不同,回流焊时封装翘曲,长期服役中微凸点分层、界面断裂、焊点脱落……任何一个失效,都让前面所有性能优化归零。
sDyna是一款全自主内核的结构求解器,覆盖应力分析的核心场景:
1)支持读取热仿真温度场作为载荷,分析热应力分布;
2)支持几何非线性、材料塑性本构模型;
3)可模拟回流焊封装翘曲形态,分析微凸点、界面分层、焊点断裂等失效风险。
设计人员不用再等到封装完测试才发现可靠性问题,sDyna在仿真阶段就把应力风险暴露出来,在追求时延性能的同时,为芯片长期工作可靠性提供重要的评估依据。

当前业界的一大痛点:电-磁-热-力仿真EDA工具分散,数据格式不统一,缺乏标准化的数据传递机制,设计人员不得不在不同工具间手动转换结果。
九同方构建的电-磁-热-力仿真数据协同框架,打通了工具间的数据传递通道:
统一建模:ArcherSimNX输出逻辑折叠架构同源几何模型,供各工具使用;
电磁参数提取:eWave3DIC&eCPS提取电磁寄生参数,输出S参数;
功耗与电源分析:ePI-DC&ePI-AC输出芯片功耗分布与供电网络特性;
温度场求解:eTherm3D求解堆叠芯片温度分布,为电学与应力分析提供数据输入;
应力评估:sDyna基于温度场载荷,分析热膨胀应力;
综合评估:汇总电-磁-热-力协同仿真结果,输出包含时延τ、IR压降、热点温度、应力分布的综合评估报告,支撑韬定律设计签核。
该框架具备三大核心价值:
打破工具间的数据孤岛,在统一数据底座上实现多物理场信息汇聚;
以“全局τ最小化”为评估导向,同步考量芯片性能、功耗、散热与可靠性;
内核100%自主研发,不卡脖子、不断供,国产芯片仿真自己说了算。
回到开篇的问题——逻辑折叠3D堆叠要规模化量产,仿真验证是绕不过的关卡。
九同方用一套完整自研的电-磁-热-力仿真工具链,给出了国产解决方案:从ArcherSimNX统一前处理,到eWave3DIC&eCPS电磁仿真、ePI-DC&ePI-AC电源完整性、eTherm3D热仿真、sDyna结构应力,再到电-磁-热-力协同仿真数据评估——全链路无海外工具依赖,全流程支撑韬定律设计签核。
这套“华为韬定律架构 + 九同方电-磁-热-力仿真EDA”的创新组合,正面向AI大算力芯片、高性能计算、车规级先进封装等场景提供一站式仿真验证能力,让高端3D堆叠芯片的规模化落地,有了真正自主可控的国产工具支撑。
韬定律指明了方向,九同方铺平了道路。 后摩尔时代的芯片创新,国产EDA正在成为关键变量。

九同方技术有限公司创立于2011年11月,由源自硅谷的多名留美博士组成核心研发团队,形成海内外研发梯队,在打造“精度比肩和速度超越”的片上电磁仿真工具的同时,继续聚焦电磁的“全尺寸”和“多物理场”仿真两个领域,并致力为客户提供“芯片-封装-系统”全尺寸场景下的最优电磁场解决方案。
携手全球行业龙头用户的设计案例,融合芯片设计、制造和封装各个环节,对标国际标杆产品,逐次打造“精度比肩和速度超越”的替代产品。