打开EDA新战场,珠海硅芯要成为3DIC技术浪潮下的弄潮儿!

EDA 星球 2025-08-01 09:24

在后摩尔时代的大趋势中,3DIC先进封装技术逐步取代传统工艺逻辑,成为全球半导体提性能、降成本、破制程封锁的关键路径。尤其是在中国大陆“卡脖子”制程无法突破的背景下,如何借助封装实现“换道超车”成为行业共识。

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在近日召开的2025ICDIA创芯展上,珠海硅芯科技硅芯科技的创始人兼首席科学家赵毅博士在接受电子创新网等媒体专访时表示:作为这一赛道的技术先锋,珠海硅芯科技在3DIC设计EDA工具链领域独树一帜,通过深耕2.5D/3D堆叠芯片EDA底层算法,正打破海外EDA垄断格局,构建中国芯片设计工具的“第二增长曲线”。

一、为什么是3DIC?后摩尔时代的主战场

赵毅博士指出传统提升芯片性能的两条路径——“更先进制程”与“更大芯片面积”——均已遭遇瓶颈:

先进制程性价比骤降:3nm以下工艺成本飙升,仅极少数IC巨头能承受。

芯片面积扩展成本非线性增长:面积翻倍,成本可能是3倍甚至5倍,风险巨大。

在此背景下,以小芯片为单元、通过2.5D或3D堆叠方式集成多个Die成为理性选择。这不仅提升了性能密度和系统带宽,也降低了整体制造成本,并为使用成熟制程的中国芯片厂商提供“性能追赶通道”。

更重要的是,堆叠芯片成为中国半导体“错位竞争”的技术支点,在CPU、GPU、AI芯片、HBM等大算力场景全面铺开。

二、EDA尚未准备好,谁来解决堆叠芯片的“软”问题?

不过他也指出尽管先进封装热火朝天,专门面向堆叠芯片的EDA工具却严重匮乏。3DIC设计所需的EDA系统早已脱离传统2D工具的算法范式:仿真尚可迁移:部分PCB仿真技术可延伸至2.5D/3D,但精度有限。布局布线、验证测试工具近乎重构:2D算法在面对硅通孔(TSV)、多层模块定位、电源/信号跨层互联时完全失效。

测试难度激增:一旦某Die失效无法复用,成品率剧烈下滑,DFT(设计可测性)机制必须彻底重构。

STCO成刚需:系统-工艺协同设计(System-Technology Co-Optimization)成为行业关键词,从最初架构规划开始就必须与封装工艺协同。

三、珠海硅芯科技:国产EDA的“第二轨道”突围者

赵毅博士指出面对上述挑战,珠海硅芯科技从2008年即开始3DIC设计EDA探索,是国内少有具备全流程堆叠芯片EDA能力的公司,其产品架构打通从系统级架构规划到芯片堆叠物理实现的全流程协同优化,构建“芯粒-中介层-封装”协同设计体系,全流程工具链涵盖先进封装设计所有关键环节,覆盖了五大核心模块:

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1. 3Sheng Zenith架构设计规划(System Level Architecting)

STCO设计起点,用于在设计初期完成模块拆分、I/O接口规划、电源信号分布等最顶层的系统层协同。

支持不同芯粒(Chiplet)间互联权衡。

规避热点,实现电源/信号通路均衡。

可结合制造工艺数据,提升良率和散热效率。

2. 3Sheng Ranger布局布线(Placement & Routing)

支持2.5D硅转接板与3D多层堆叠场景,重写核心算法:

解TSV互联的天文级组合复杂度。

进行全局优化,兼顾代内(in-die)与代间(inter-die)互联。

与仿真系统联动,优化互联路径,避免反复回调。

3. 3Sheng Volcano协同仿真系统

设计与仿真深度协同,而非“亡羊补牢”式后验仿真:

支持信号完整性(SI)、电源完整性(PI)在设计阶段即实时检查。

通过“设计-仿真闭环”减少反复调试,大幅缩短设计周期。

4. 3Sheng Ocean多芯片(Multi-die)DFT(Design for Testability)

提供支持IEEE 1838标准的3D DFT方案,具备自修复与冗余链路能力:

区分2D与3D缺陷机制(如微凸点失效、TSV通孔缺陷等)。

提供完整的DFT插入与验证工具链,保障堆叠芯片良率。

5. 多场景适配与产业闭环

强调EDA工具与封装工艺、设计场景的协同:

为HBM+逻辑芯片、超异构集成、硅光、FPGA拆分等场景定制算法。

与国内头部芯片设计企业、先进封装厂合作深度绑定,实现设计-工艺-验证一体化。

四、国产EDA的关键窗口:从跟随者到破局者

赵毅博士指出传统EDA市场由Synopsys、Cadence、Mentor“三巨头”主导数十年。它们在2D芯片时代积累深厚,壁垒极高。但在2.5D/3DIC领域,一切才刚刚开始,代差尚未形成。

珠海硅芯科技正押注在这一“技术共起点”上,不仅是技术选对了方向,更重要的是商业路径清晰:

服务头部客户先行试点:聚焦高价值场景(大算力芯片)打磨产品。

联合先进封装厂协同验证:形成制造-设计闭环,提升工艺利用率。

EDA作为连接芯片设计与制造的核心桥梁,只有参与构建闭环体系,才能有效推动整个产业链协同发展,实现技术和应用的深度融合。

他表示珠海硅芯计划扩展上海研发中心:从珠海总部扩展至长三角,实现更大规模客户支持能力。

布局标准制定与国家项目:积极参与IEEE、国家级EDA课题建设等。

五、展望未来:3DIC时代的“EDA新国策”

尽管当前2.5D/3D芯片设计仍未全面爆发,但从摩尔定律逼近极限、AI算力指数级膨胀,到全球对先进封装的高涨投入,都预示着3DIC不是可选项,而是必然之路。

他表示这对国产EDA来说,这也是一次难得的“零起跑线”机会,我们不再是跟随者,而是“第一波原住民”;另外这不仅是软件栈突破,更是生态闭环协同,不只是技术创新,更是产业格局重构。

珠海硅芯科技正以“做满2.5D/3D堆叠芯片后端EDA五大流程”为目标,为中国EDA开启第二战场。而这场战役的意义,不只是一个企业的成败,而是决定中国芯片设计自主可控能否从“封装绕道”中真正突围。

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