2.5D/3D芯片，需要怎样的EDA？

在摩尔定律放缓的影响下，半导体行业向先进封装寻找芯片性能提升的方法，这已经不是什么新鲜事了。行业也从过往的2D，走向了2.5D/3D。
 
关于什么是2D和2.5D/3D，根据珠海硅芯科技有限公司创始人赵毅博士的观点，这主要由以下两点判断：第一，堆叠的到底是裸芯片，还是封装好的芯片；第二，用于互连的到底是垂直互连，还是横向互连。是基于高密度基板，还是基于晶圆级的硅转接板。
 
“从产品组态来讲，我们通过灵活组合搭配芯粒，提高产品带宽和灵活性。再加上异质硅光，实现异构-异质混合，这是微芯片系统发展的必经之路。现在甚至还出现了晶圆级的系统，就是整张Wafer上集成很多颗Die。”赵毅博士告诉半导体行业观察。他进一步指出，这些设计需要在一个系统中混合不同工艺的芯粒，也有不同的堆叠和键合方式，这就意味着在做堆叠芯片时，EDA工具要支持多种流程。
 

 
这时候，就需要重构EDA，来满足这样的需求，这也正是硅芯科技成立的初衷。“和传统EDA不太一样，我们所做的EDA是专门针对先进封装2.5D/3D堆叠芯片设计。”赵毅博士表示。“从设计工具流来讲，针对堆叠芯片设计，每一个2D EDA的点工具都要进行重构，这才是先进封装EDA最大的挑战。”赵毅接着说。
 
据介绍，硅芯创始团队成员早在2008年就从事堆叠芯片设计方法的研究，并深度参与其EDA工具研发。到2022年12月，硅芯科技正式宣告成立。
 
资料显示，自成立以来，硅芯始终专注于Chiplet与2.5D/3D堆叠芯片的EDA研发及产业化。作为国内少数通过Fabless（芯片设计企业）和Foundry（先进封装厂）验证的堆叠芯片EDA厂商。硅芯科技作为EDA企业，代表着连接芯片设计和制造的核心桥梁，在解决2.5D/3D集成电路设计后端布局布线及DFT工具等方面的关键技术“卡脖子”问题上填补了国内空白，为我国EDA技术的发展提供了有力支撑。
 
硅芯方面也指出，通过堆叠芯片设计模式，公司成功将芯片从平面扩展到立体。这不仅解决了面积有限的问题，还缩短了数据传输路径，降低了延迟，提升了信号传输效率，使产品性能提升了数倍。此外，硅芯科技自主研发的堆叠芯片布局布线工具在设计时充分考虑了TSV互连，同时加入了高效的散热通道，不仅解决了散热问题，还降低了整体能耗。硅芯科技的技术创新还表现在算力提升和多协议兼容性等方面。
 
硅芯科技还打造了包括系统级设计工具、2.5D Chiplet划分工具、2.5D D2D集成解决方案、3D IC物理设计解决方案、2.5D Chiplet 可测试设计解决方案、2.5D/3D热电协同分析工具等在内的一系列领先2.5D/3D堆叠芯片EDA 工具，为芯片设计流程高效实现2.5D/3D系统设计集成，完成设计环节快速迭代，提供全面的技术支持。
 
其中，3Sheng Integration Platform是硅芯EDA工具的新集大成者，为三维集成（多芯片与封装）给出了创新解法。据介绍，针对“三维协同设计”挑战，硅芯科技3Sheng EDA平台提供了革命性的解决方案。平台创新打造“3Sheng Zenith架构设计--3Sheng Ranger物理设计-- 3Sheng Ocean Multi-die测试容错--3Sheng Volcano分析仿真--3Sheng Stratify 多Chiplet集成验证”五大中心，涵盖先进封装设计所有关键环节，并打通了“芯粒(Chiplet) - 中介层(Interposer) - 封装(Package)”三个维度的设计壁垒，在统一的数据环境和协同引擎驱动下，实现了跨层级的物理设计、分析与优化。这一能力改变了传统依赖多工具拼接、手动协调的低效模式，为开发者驾驭晶上系统的极端复杂性提供了高效、可靠的一体化工具支撑。


 
针对“多目标协同优化”难题，3Sheng EDA平台也通过将“性能(Performance) - 成本(Cost) - 可测试性(Testability)”等多维目标深度融入优化引擎，为开发者提供最优解。与此同时，平台能够同时考量芯片性能指标、各类成本要素以及可测试性约束，运用智能算法进行全局自动寻优，帮助开发者做出更符合商业目标与技术需求的全局最优决策。
 
“做EDA本来就很难，在新兴方向做先进封装堆叠芯片更是难上加难。我们会持之以恒地投入，为中国芯片产业的发展提供更好的支撑。”赵毅博士在演讲中说。