隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）、5G通信和高性能計(jì)算（HPC）等新興技術(shù)的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)更高性能、更低功耗和更小體積的電子產(chǎn)品需求日益增加。

傳統(tǒng)的單片集成電路（IC）設(shè)計(jì)方法已經(jīng)難以滿(mǎn)足這些要求，因此，多芯片集成（如Chiplet設(shè)計(jì)）成為了一種新的趨勢(shì)。

Chiplet設(shè)計(jì)

帶來(lái)的挑戰(zhàn)及行業(yè)解決方案

Chiplet設(shè)計(jì)帶來(lái)了許多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也帶來(lái)了眾多新的挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)主要集中在以下幾個(gè)方面：

◎ 熱管理問(wèn)題：芯片之間的熱傳導(dǎo)和散熱是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題。隨著更多芯片堆疊在一起，熱量管理變得更加困難。如果不能有效散熱，可能會(huì)導(dǎo)致芯片過(guò)熱，從而影響性能和壽命。

◎ 機(jī)械應(yīng)力：不同芯片和封裝材料之間的熱膨脹系數(shù)不同，會(huì)導(dǎo)致在操作過(guò)程中產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力。這些應(yīng)力如果處理不好，可能會(huì)引起封裝破裂或者芯片損壞，影響產(chǎn)品的可靠性。

◎ 信號(hào)完整性：多芯片集成會(huì)引發(fā)信號(hào)完整性的問(wèn)題，例如信號(hào)延遲、串?dāng)_和噪聲等。這些問(wèn)題需要在設(shè)計(jì)階段通過(guò)精細(xì)的電氣分析和優(yōu)化來(lái)解決。

◎ 測(cè)試和驗(yàn)證的復(fù)雜性：多芯片集成增加了測(cè)試和驗(yàn)證的難度。需要確保每個(gè)芯片以及它們之間的接口都能正常工作，這要求更加復(fù)雜和精細(xì)的測(cè)試方法和工具。

面對(duì)這些挑戰(zhàn)，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始采取一系列措施，例如：

◎聯(lián)合設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法：采用從架構(gòu)規(guī)劃、物理設(shè)計(jì)到電氣和可靠性分析的全流程聯(lián)合設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法。例如，西門(mén)子EDA提出的這種方法可以幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在各個(gè)階段進(jìn)行優(yōu)化，確保最終設(shè)計(jì)在各個(gè)方面都能達(dá)到預(yù)期的性能和可靠性。

◎標(biāo)準(zhǔn)化和生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)：行業(yè)內(nèi)正在積極推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化工作。例如，西門(mén)子EDA參與的Chiplet設(shè)計(jì)交換（CDX）工作組致力于推薦和推廣標(biāo)準(zhǔn)化的芯片模型、工作流程和生態(tài)系統(tǒng)。這種標(biāo)準(zhǔn)化工作有助于降低設(shè)計(jì)復(fù)雜性，提高設(shè)計(jì)效率和互操作性。

◎設(shè)計(jì)工具和流程的開(kāi)發(fā)：開(kāi)發(fā)一系列支持Chiplet設(shè)計(jì)的工具和流程。例如，西門(mén)子EDA推出的3DK工具包包括芯片設(shè)計(jì)工具包（CDK）、封裝組裝設(shè)計(jì)工具包（PADK）、材料設(shè)計(jì)工具包（MDK）和封裝測(cè)試設(shè)計(jì)工具包（PTDK）。這些工具包提供了從芯片模型、封裝規(guī)則到材料屬性等各方面的支持，幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和分析。

西門(mén)子EDA

面向Chiplet設(shè)計(jì)的創(chuàng)新解決方案

為了應(yīng)對(duì)Chiplet設(shè)計(jì)帶來(lái)的復(fù)雜挑戰(zhàn)，西門(mén)子EDA開(kāi)發(fā)出完整的解決方案，這些解決方案不僅涵蓋了從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的各個(gè)階段，還特別針對(duì)Chiplet設(shè)計(jì)的獨(dú)特需求進(jìn)行了優(yōu)化。

首先，芯片設(shè)計(jì)工具包（CDK）是整個(gè)解決方案的核心。它不僅提供了詳細(xì)的集成指南和驗(yàn)證指南，還包括了全面的熱模型和電氣模型。這些模型能夠幫助設(shè)計(jì)師準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和分析芯片在各種操作條件下的表現(xiàn)，確保設(shè)計(jì)的可靠性和性能。此外，CDK還包括物理模型和電源模型，提供了芯片的精確尺寸、形狀和電氣特性，這對(duì)于多芯片集成中的互操作性至關(guān)重要。

其次，封裝組裝設(shè)計(jì)工具包（PADK）為物理設(shè)計(jì)規(guī)劃和驗(yàn)證提供了強(qiáng)大的支持。PADK包含了詳細(xì)的制造組裝設(shè)計(jì)規(guī)則（ADR），如凸塊、TSV（硅通孔）和球狀連接的類(lèi)型、尺寸和間距等。這些規(guī)則確保了芯片在組裝過(guò)程中能夠精確對(duì)齊和連接，減少了機(jī)械應(yīng)力和電氣問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)，PADK還提供了路由規(guī)則和物理設(shè)計(jì)驗(yàn)證工具，幫助設(shè)計(jì)師在早期階段就能發(fā)現(xiàn)并解決潛在的問(wèn)題。

材料設(shè)計(jì)工具包（MDK）則為封裝組件的電氣和熱機(jī)械分析提供了必要的材料屬性。通過(guò)MDK，設(shè)計(jì)師可以獲取襯底、內(nèi)插器、PCB等組件的詳細(xì)材料屬性，如熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)和楊氏模量等。這些屬性對(duì)于進(jìn)行熱管理和機(jī)械應(yīng)力分析至關(guān)重要，能夠幫助設(shè)計(jì)師優(yōu)化芯片和封裝材料的選擇，確保設(shè)計(jì)在各種操作條件下的穩(wěn)定性和可靠性。

最后，封裝測(cè)試設(shè)計(jì)工具包（PTDK）為整個(gè)測(cè)試流程提供了詳細(xì)的指導(dǎo)。PTDK定義了測(cè)試引腳的位置、形狀、尺寸和功能，支持自動(dòng)測(cè)試設(shè)備（ATE）硬件和測(cè)試。這些測(cè)試方案不僅覆蓋了芯片級(jí)的功能測(cè)試，還包括系統(tǒng)級(jí)的集成測(cè)試，確保每個(gè)芯片及其接口都能正常工作。通過(guò)PTDK，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以在設(shè)計(jì)初期就進(jìn)行全面的測(cè)試規(guī)劃，減少了后期測(cè)試和驗(yàn)證的復(fù)雜性。

如今，用戶(hù)可以利用西門(mén)子EDA提供的新解決方案和工作流程，成功采用Chiplet設(shè)計(jì)。例如，通過(guò)3DK工具包，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以進(jìn)行早期的架構(gòu)規(guī)劃和分析，選擇最優(yōu)的微架構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行功能驗(yàn)證和測(cè)試規(guī)劃。同時(shí)，這些工具包還提供了熱管理和機(jī)械應(yīng)力分析的模型，確保設(shè)計(jì)在各種操作條件下的可靠性。

在瞬息萬(wàn)變的未來(lái)世界中，半導(dǎo)體行業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。Chiplet設(shè)計(jì)作為一種新興的設(shè)計(jì)方法，雖然帶來(lái)了復(fù)雜的技術(shù)難題，但也為創(chuàng)新和性能提升提供了廣闊的空間。

西門(mén)子EDA憑借其卓越的領(lǐng)導(dǎo)地位和技術(shù)實(shí)力，提供了一系列先進(jìn)的解決方案，幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)克服這些挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)卓越的設(shè)計(jì)成果。

從概念到實(shí)現(xiàn)，西門(mén)子EDA的全面支持確保了Chiplet設(shè)計(jì)的成功應(yīng)用，使之成為推動(dòng)半導(dǎo)體行業(yè)前進(jìn)的重要?jiǎng)恿?。通過(guò)不斷的創(chuàng)新和優(yōu)化，西門(mén)子EDA將繼續(xù)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展，為客戶(hù)創(chuàng)造更大的價(jià)值和更多的可能性。

審核編輯：彭菁