Chiplet技术给EDA带来了哪些挑战？

自从集成电路先进制程演进出现停滞的态势，采用Chiplet新兴设计方式的解决方案就迎来了井喷式发展。根据Omdia的预计，全球Chiplet市场将在2024年增长至58亿美元，并在2035年达到570亿美元。

Chiplet技术在延续摩尔定律、解决集成电路产业困局方面发挥了积极作用，对行业上下游产业带来了深远的影响。在推进Chiplet技术上，不仅有微软、Meta和谷歌这类创新企业，还有众多的IP和EDA厂商。随着中国原生的Chiplet标准《小芯片接口总线技术要求》于2月13日正式实施，Chiplet技术迎来2.0时代，更多的EDA厂商关注到了这一新兴技术带来的巨大产业前景，那国产EDA准备好了吗？

Chiplet技术对芯片设计与制造的各个环节都带来了剧烈的变革，首当其冲的就是chiplet接口电路IP、EDA工具以及先进封装。其中，EDA是集成电路领域的上游基础工具，贯穿于芯片设计与制造的各个环节，是集成电路产业的重要支柱，间接撬动了国内万亿规模的新兴经济体。

优质EDA验证工具是芯片厂商生存保障

从国产EDA软件发展史来看，国产EDA软件起步并不算晚，但中间停滞了近二十年，直到2018年海外EDA企业巨头Synopsys、Cadence停止与华为合作，国内EDA才真正从危机中意识到自我发展的重要性。历经数年摸爬滚打，在国家和地方相关政策的大力扶持下，国产EDA软件提供商迎来了高速发展契机。

EDA软件的关键作用之一是芯片设计仿真与验证。毕竟，几次流片失败就可能会让一家芯片设计初创公司倒闭，高昂的IC设计成本使得EDA芯片仿真与验证愈发重要。芯片仿真与验证环节是个特殊的存在，就像一条支线，相对独立但又与从需求定义到物理实现的这个过程是并行的，贯穿着芯片设计流程的始末，其存在的意义在于不断地给设计或者实现过程提供迭代的关键意见，即仿真与验证过程中发现的性能不满足、设计代码功能bug、整芯片集成错误等问题。把问题拦截在流片之前，这是规避成本风险的重要一环，也是EDA工具的重要意义。

芯瑞微执行副总裁徐刚表示，多物理场仿真EDA软件在如今IC设计中越来越重要，作为一种稀缺资源，优质的EDA仿真工具所具备的节省样机测试时间、节省测试成本、可反复计算迭代等优势越来越被设计厂商青睐。

EDA仿真与验证伴随着芯片设计的全过程，从创意开始一直到最后的芯片实现， EDA工具的开发存在较高的技术壁垒和准入门槛，目前已经成为研发工具成本占比最高的一块，因此其突破对中国芯片产业发展至关重要。

Chiplet技术给EDA带来的挑战

IBS数据显示，28nm制程SoC芯片设计成本为5130万美元，制程上升至7nm后的设计成本高达2.98亿美元，5nm芯片的设计成本更是跃升至5.42亿美元。随着芯片设计成本日益高涨，系统级芯片仿真与验证变得极其复杂，先进SoC的设计压力也呈指数级增长。

Chiplet技术是将不同工艺节点和不同材质的芯片通过先进的封装技术集成在一起，通过Die-to-Die互连，以多元异构的结构，实现Die间紧密耦合的性能，从而大大降低芯片的设计成本，提高计算能力。

巨大的机遇往往伴随着新的难题。因为把Soc分成Chiplet,再靠先进封装把它整合起来的这一过程需要EDA工具提供全面支持，所以EDA工具配合Chiplet架构的革新和发展面临着非常大的挑战。

国内EDA厂商对Chiplet的技术应对

Chiplet架构下的EDA厂商如何谋划发展，徐刚指出，产品要从设计格式、设计端口以及一些跨尺度物理方法去应对Chiplet带来的挑战。

过去芯片制程中并不常见多元异构这个概念。因为当初芯片结构没有如今复杂，热源没那么多，所以在处理芯片散热问题的时候，工程师更多地采用“平均”的方法，例如材料的平均、结构的平均。但是，现如今Chiplet架构下仍然采用平均的方法是行不通的。

徐刚表示，以热的仿真为例，新的EDA要能够进入到Chiplet里面，用专业方法去把复杂内部结构按照材料和结构的不同分别定义出来。

徐刚解释，芯片制程中各个物理效应对设计的干扰不是单独存在的，比如电会带来热，热会带来应力，同时环境中又有空气流场，仿真软件必须把整个环境中所有存在的因素都考虑进去，一起导入到软件中进行建模，这样才能得到最准确的结果。

值得注意的是，芯瑞微的软件产品针对多物理场仿真，并且可以进行多场的耦合仿真。加入IPC2581是芯瑞微从生态角度出发的一次重要考量。芯瑞微仿真软件要求统一制造格式和输入标准，这样做可以更好地和上游厂商配套合作。

Chiplet拉近了国内外EDA厂商的起跑线

在目前技术架构的重重挑战下，Chiplet和EDA能否做到互相促进、互相成就呢？针对这一问题，我们不难发现，很多新兴的技术在问世之初，都会对原有产业格局带来冲击。如果固守原点，我们很容易得到一大堆难以解决的问题，甚至得出一个捉襟见肘的结论。但是如果我们站在发展的角度，这两项技术一定是会互相成就。因为技术发展的方向本来就具备螺旋式上升的特点。就如同大数据和人工智能，它们在刚刚兴起时，也是互相钳制的，但是发展到今天，应该不会有人再怀疑这两者的相得益彰和如虎添翼。

Chiplet的横空出世给了进入这一领域的EDA企业一个难得的窗口期。在这一新的领域，借由Chiplet这项新的技术，在一定程度上可以拉近国内与国际先进厂商的起跑线，这将给中国的EDA企业带来加速赶超的良机。

“弯道超车”经常被赋予各种新兴技术，给人以振奋的精神，但同时也给人一种取巧的印象。然而，技术研发是没有捷径的。超车是靠实实在在的投入，经历时间、机遇、人才、技术、政策等多个维度的沉淀，才有可能迸发。Chiplet给EDA乃至整个芯片产业带来的，实际上是一种新的方向。在这个方向上，国内国外几乎同时起步。这给了国内厂商一个机会，可以在差距比较近的起跑线上开始这场比赛。

中国Chiplet标准的主要发起人和起草人郝沁汾表示，西方国家集成电路技术探索也是走过漫长的道路，对我国来说，该走的路还是要走，该吃的苦头也还是要吃，但是在一些特殊的机遇和节点，比如Chiplet技术结合我国国情的大量使用，我国集成电路产业可以获得高良率低成本、灵活的芯片架构、超越光罩极限，甚至未来实现芯粒货架化从而革新整个芯片设计模式等好处，而最终芯片的使用客户会获益，这在某种程度上补偿了西方在先进制程技术方面对我们国家的限制。

面对Chiplet的发展给EDA带来的挑战，技术、人才、工具生态的诸多方面，国内EDA厂商正蓄势待发、迎难而上。今年，中国计算机互连技术联盟CCITA将牵头组织联盟企业成员进行面向chiplet 的EDA工具和先进封装技术方式的标准制订，EDA技术的升级必将与Chiplet一同形成相辅相成、竞相发展的新局面，使我国的EDA产业变得强大。

编辑：黄飞