2025“中國芯”大會：聚焦芯片設(shè)計(jì)與多物理場仿真，共探產(chǎn)業(yè)新未來

2025年“中國芯”集成電路產(chǎn)業(yè)促進(jìn)大會暨第二十屆“中國芯”優(yōu)秀產(chǎn)品征集結(jié)果發(fā)布儀式，于11月13-14日在橫琴天沐琴臺會議中心隆重舉行。

在分論壇“芯片設(shè)計(jì)與多物理場仿真技術(shù)研討會”上，行業(yè)內(nèi)的專業(yè)從業(yè)人員以及相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者匯聚一堂，圍繞芯片設(shè)計(jì)與多物理場仿真技術(shù)的發(fā)展走向、面臨的技術(shù)難題以及潛在的發(fā)展機(jī)遇展開了深入探討。

EDA面對新機(jī)遇新挑戰(zhàn)

中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會副秘書長兼封測分會秘書長徐冬梅、EDA開放創(chuàng)新合作機(jī)制對外合作部主任鄭云升做開場辭。

徐秘書長表示，后摩爾時代，芯片設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)升級，人工智能、自動駕駛、高性能計(jì)算等場景對芯片提出更高要求，先進(jìn)封裝也帶來多物理場耦合難題。多物理場仿真技術(shù)是應(yīng)對核心力量，能預(yù)判風(fēng)險、優(yōu)化方案，縮短研發(fā)周期，提升性能與穩(wěn)定性。我國集成電路產(chǎn)業(yè)高速成長，核心技術(shù)自主化需求迫切，多物理場仿真技術(shù)突破與應(yīng)用普及至關(guān)重要。

徐秘書長補(bǔ)充，多物理場仿真作為芯片設(shè)計(jì)與先進(jìn)封裝流程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其技術(shù)突破與應(yīng)用普及直接關(guān)系到我國芯片產(chǎn)業(yè)能否在核心領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主可控。

圖：EDA開放創(chuàng)新合作機(jī)制對外合作部主任鄭云升

鄭主任表示，國產(chǎn)EDA過去幾年實(shí)現(xiàn)0到1突破，所有國產(chǎn)工具已齊備并完成串鏈。不過，針對先進(jìn)工藝，原有三大EDA巨頭的工具難以復(fù)用，新產(chǎn)品、新工藝、新設(shè)備、新材料下的制造，其工具無法適配新場景。在部委支持下，國產(chǎn)EDA在教學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域開展試點(diǎn)推廣。

鄭主任解釋，新工藝帶來技術(shù)分杈，在設(shè)備、材料受限時，產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界正探索彌補(bǔ)技術(shù)差距的方法，如AI、DTCU>DTCO、3DIC等方向。3DIC以空間換效率，卻給EDA設(shè)計(jì)工具帶來巨大挑戰(zhàn)，多物理場研究成為重點(diǎn)。

圖：華中科技大學(xué)航空航天學(xué)院力學(xué)系教授鄧謙

微結(jié)構(gòu)的熱-力-電多物理場耦合行為模擬

半導(dǎo)體材料多物理場耦合現(xiàn)象是尤其重要的。半導(dǎo)體材料中，多物理場耦合現(xiàn)象極為關(guān)鍵。

華中科技大學(xué)航空航天學(xué)院力學(xué)系教授鄧謙表示，隨著半導(dǎo)體器件關(guān)鍵尺寸的不斷減小，在尺度減小以后，多場耦合影響就會越來越顯著和重要。

鄧教授分析，隨著半導(dǎo)體器件尺寸減小，多場耦合影響愈發(fā)顯著。目前，微納尺度下有DFT、MD等方法研究多場耦合，但偏重局部，受計(jì)算能力限制。商業(yè)軟件模擬多物理場耦合多為間接耦合，材料界面處理粗糙。針對壓電半導(dǎo)體材料開展有限元仿真，考慮力、熱、電的相互耦合，處理界面問題時，在界面單元自由度設(shè)計(jì)上采用獨(dú)特方法。在PN結(jié)模擬中，考慮載流子產(chǎn)生和復(fù)合等非線性問題，通過迭代求解。

圖：武創(chuàng)芯研科技(武漢)有限公司總經(jīng)理張適

國產(chǎn)半導(dǎo)體專用軟件局之路

武創(chuàng)芯研科技(武漢)有限公司總經(jīng)理張適表示，當(dāng)前國內(nèi)集成電路總體依賴進(jìn)口，制造環(huán)節(jié)“卡脖子”問題突出，尤其在材料、裝備、工具方面。在制造向異質(zhì)異構(gòu)演進(jìn)，多物理場影響加劇的背景下，半導(dǎo)體制造到封裝可靠性面臨諸多挑戰(zhàn)。

張總稱，傳統(tǒng)工藝中，從界面強(qiáng)度提升良率，到混合鍵合的對準(zhǔn)難題，再到傳統(tǒng)鍵合界面的溫度應(yīng)力驗(yàn)證，尺度效應(yīng)顯著。材料開發(fā)上，通過量子力學(xué)計(jì)算勢函數(shù)，利用分子動力學(xué)選型分子鏈構(gòu)型，為新材料研發(fā)縮短時間。但現(xiàn)有軟件使用不便，不同工序仿真數(shù)據(jù)難以傳遞，溝通成本高，開發(fā)專用軟件迫在眉睫。

圖：北京云道智造科技有限公司總工程師寇曉東

伏圖平臺+Simdroid-EC電子散熱產(chǎn)品

會上北京云道智造科技有限公司總工程師寇曉東介紹伏圖平臺+Simdroid-EC電子散熱產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全面國產(chǎn)化替代。

寇總稱，云道智造從0到1，12年只做“仿真國產(chǎn)化”這一件事。2014年成立的云道智造，把“Allin仿真”寫進(jìn)公司DNA。2024年迎來兩大拐點(diǎn)：1，電子散熱單品Simdroid-EC在華為熱工部完成100%國產(chǎn)切換，成為中國CAE史上首款可規(guī)模替代國外同類工具的軟件；2，通用多物理場平臺伏圖（Simdroid）正式商化，形成“平臺+APP+云”三位一體的新一代工業(yè)軟件體系，率先在芯片封裝、熱工、電磁三大場景落地。

圖：超聚變數(shù)字技術(shù)有限公司產(chǎn)業(yè)發(fā)展高級專家王晨光

AI時代的服務(wù)器重構(gòu)探索

超聚變數(shù)字技術(shù)有限公司產(chǎn)業(yè)發(fā)展高級專家王晨光表示，AI正把服務(wù)器產(chǎn)業(yè)推入“超斜率”時代：上半年全球服務(wù)器產(chǎn)值已破2000億美元，相當(dāng)于去年全年，全年有望沖2600億。需求split成三檔：超大規(guī)模訓(xùn)練；企業(yè)私域推理；個人桌面小超算。

王總總結(jié)，當(dāng)模型、電力、利潤70%被上游英偉達(dá)拿走，我們選擇在液冷、整柜供電、安全私域推理盒三件小事上深耕，用最小代價兼容東西方生態(tài)，讓芯片設(shè)計(jì)、仿真、運(yùn)營都能先“跑起來、省下來、安全落地”。

圖：華大九天科技股份有限公司市場拓展部總監(jiān)楊祖聲

統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫+API共建系統(tǒng)級協(xié)同生態(tài)

華大九天科技股份有限公司市場拓展部總監(jiān)楊祖聲表示，3DIC邁入“白盒”時代，華大九天用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫+API共建系統(tǒng)級協(xié)同生態(tài)。

楊總稱，公司率先打通模擬、數(shù)字、制造全鏈路工具數(shù)據(jù)庫，對外發(fā)布12000+PythonAPI，讓上下游伙伴可把自研AI算法、模型一鍵接入；在此基礎(chǔ)上推出跨工藝、跨芯粒的版圖、電路、仿真、物理驗(yàn)證、EMIR全流程平臺，已與華進(jìn)等聯(lián)合發(fā)布2.5D/3DICPDK，并在頭部封測廠完成自動繞線量產(chǎn)驗(yàn)證。

面對系統(tǒng)功耗、互聯(lián)、散熱三大挑戰(zhàn)，華大九天呼吁：設(shè)計(jì)企業(yè)提供場景，制造/封裝廠商開放工藝能力，EDA公司做好數(shù)據(jù)橋梁，共建3DIC敏捷生態(tài)，把安全余量降下來，把性能、功耗、面積優(yōu)勢提上去，合力迎接高算力芯片的“系統(tǒng)級協(xié)同”時代。

圖：武漢啟云方科技有限公司產(chǎn)品總監(jiān)劉捷

AI賦能，從輔助邁向生成

武漢啟云方科技有限公司產(chǎn)品總監(jiān)劉捷稱，在人工智能技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，啟云方積極擁抱AI，將其深度融入電子設(shè)計(jì)流程，推動AI從“輔助”角色向“生成”角色轉(zhuǎn)變。在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的過程中，啟云方對AI的準(zhǔn)確性有著近乎苛刻的要求，堅(jiān)決不允許出現(xiàn)0.1%的幻覺，以確保設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性與穩(wěn)定性。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，啟云方采取分步策略。首先，通過智能建庫、智能布局、智能布線等功能，將重復(fù)勞動壓縮到最低限度，為工程師減輕負(fù)擔(dān)，使其能夠?qū)⒏嗑ν度氲絼?chuàng)新設(shè)計(jì)中。

其次，運(yùn)用大模型與領(lǐng)域知識圖譜，實(shí)現(xiàn)“意圖理解+人機(jī)共決策”，讓AI能夠準(zhǔn)確理解工程師的設(shè)計(jì)意圖，提供精準(zhǔn)的建議，使工程師敢于放心使用AI輔助設(shè)計(jì)。

UcieIP驅(qū)動Chiplet產(chǎn)品快速發(fā)展

上海合見工業(yè)軟件集團(tuán)有限公司崇華明稱，Chiplet成為解決數(shù)字芯片關(guān)鍵路徑和瓶頸的重要方案，而Ucie作為Chiplet的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，無疑是解決數(shù)字大芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵路徑。合見工軟憑借其UcieIP榮獲中國芯關(guān)鍵基礎(chǔ)支撐優(yōu)秀產(chǎn)品獎項(xiàng)。

圖：上海合見工業(yè)軟件集團(tuán)有限公司崇華明

合見工軟業(yè)務(wù)主要分為三大板塊：系統(tǒng)級ED；芯片級EDA；高性能IP。

合見工軟為客戶提供完整的多工藝平臺IP，支持廣泛顆粒外設(shè)，具備完整供應(yīng)器方案，可解決兼容性、可獲取性問題。UcieIP支持多場景應(yīng)用，包括D2D和C2C，提供多種集成定制方案，助力客戶產(chǎn)品快速流片。同時，國內(nèi)D2D標(biāo)準(zhǔn)HIPI快速演進(jìn)，明年3月將正式進(jìn)入國標(biāo)，合見工軟深度參與其中。

圖： 九同方微電子有限公司技術(shù)總監(jiān)黃偉

九同方多物理場仿真實(shí)踐

九同方微電子有限公司技術(shù)總監(jiān)黃偉稱，九同方公司產(chǎn)品布局全面，涵蓋電到電池、熱、力、光等領(lǐng)域。綠色部分為目前較為成熟的面向市場的商業(yè)軟件，聚焦2.5D、3DIC領(lǐng)域以及共性化技術(shù)平臺。

九同方推出多物理場仿真平臺CPS平臺，支持主流數(shù)據(jù)格式如ODB++、MCM、SIP等的導(dǎo)入，具備參數(shù)化建模、單位系統(tǒng)、常規(guī)模型渲染波等通用功能，還提供對外接口，支持第三方接口工具導(dǎo)入，為多物理場仿真提供了強(qiáng)大的平臺支撐。

國產(chǎn)EDA的崛起是技術(shù)、市場、政策三重因素共振的結(jié)果。盡管挑戰(zhàn)仍存，但國內(nèi)廠商通過“聚焦細(xì)分、生態(tài)協(xié)同、創(chuàng)新驅(qū)動”的策略，正逐步縮小與國際巨頭的差距。隨著國內(nèi)芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)的壯大，國產(chǎn)EDA有望從“替代者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙I(lǐng)者”，為全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)中國方案。