小芯片带来的改变远不啻架构，它们还在改变芯片的制造方式。

跟着行业从平面SoC向多芯片系统转型，工程挑战不再局限于单个芯片的边际。性能、可靠性和良率如今取决于多个芯片在先进封装内的协同使命方式、若何哄骗互连工夫的组合进行数据优先级排序和传输，以及日益绽放的生态系统所带来的影响。

小芯片的出现正迫使东谈主们对通盘这个词遐想经由进行根人道的再行念念考。当遐想、考证、封装、测试和可靠性决策从一来源就互相影响时，线性诱惑纪律已不再适用。人人一致合计，小芯片刻代的得手取决于结构化的使命经由，这些使命经由或者尽早将建模、分析、考证和制造决策干系起来——在流片或拼装阶段出当代价奋发的问题之前。为什么这些使命经由如斯进犯？它们必须包含哪些内容？东谈主工智能又是若何来源普及这些使命经由的成果的？

“先进封装、2.5D 和 3D 架构的复杂性禁止无情，企业的使命方式也正在发生转变，”西门子 EDA部门厚爱热管制和可靠性的 3D-IC 措置决议架构师 Andras Vass-Vernai指出。“几年前，封装关于可靠性至关进犯。几年前的一次会议上，有东谈主吹嘘说，各人之是以能用上最新的电子居品和手机，皆备是因为袖珍化，而袖珍化之是以成为可能，是因为一些机械工程师措置了热管制问题。但他们那时的作念法总口舌常孤独。他们从未确切与芯片遐想师和封装的电气遐想师合作。他们各自计划各式规格和遐想目标，然后道不相谋。先进封装改变了这一切，因为你需要尽早了解自身作念出的决策是否正确。”

芯片组使命经由触及诸多考量，而不同半导体生态系统参与者的视角也各不沟通。“在咱们传统的单片ASIC遐想视角下，咱们将其视为二维结构；而芯片组则不同，因为它是分层的，是以是2.5维以至三维结构。”Expedera软件工程总监Prem Theivendran指出，“大多数问题都源于互连，这对从事芯片组遐想的东谈主来说险些是恶梦。此外，还有机械问题、机电问题、电热问题以及信号竣工性问题。这三者的建模是一个多物理场问题。”

手脚一家IP遐想公司，Expedera并不创建模子，但它曾为一些芯片组客户计划过这个问题。“我很快意他们愈加爱好这些问题。这意味着咱们必须正确遐想NPU和接口，因为不再是标准的AXI接口，这就引出了若何裁汰总线蔓延的问题，”Theivendran说谈。“在芯片组方面，它皆备稳当UCIe标准，领受肖似SerDes的接口，频率十分高等等。但不再需要传统的AXI接口，那么咱们该若何接入呢？这等于咱们NPU需要改变的所在。”

在此布景下，施行问题就变成了遐想团队应该若何养息遐想决议以适合这些新的限度。对很多团队而言，这意味着用专为跨芯片遐想、封装和测试而构建的使命经由来取代零碎的布置要津。

“在传统的单芯片遐想中，淌若出现局部颓势，你只会报废一个芯片，”Silvaco旗下公司Mixel的AMS高档司理Long Thanh (Kevin) Bui默示。“但在芯片组架构中，一个互连故障或一个I/O芯片组颓势就可能松手一个极其闲雅的竣工封装。因此，工程团队需要协调的使命经由，因为封装本身等于一个系统。他们必须协调复杂的多芯片交互，并在施行流片之前尽可能减少故障。”

在芯片遐想中，结构化使命经由至关进犯，原因有以下几点。“最初，复杂性呈爆炸式增长，”Bui说谈。“多芯片系统会增多故障点，从互连和热耦合到翘曲，不一而足。手动或脱节的经由会导致交互缺失、返工和颓势。其次，跨规模协调至关进犯，触及架构、封装、测试、可靠性以及多供应商供应链。第三，可扩展性和可重叠性至关进犯。芯片遐想旨在完毕跨居品复用，因此使命经由或者完毕模块化、标准化的经由，而非一次性使命。第四，裁汰风险至关进犯。早期展望建模和遐想内分析或者在流片前发现问题。分层测试和常识界说遐想（KGD）有助于确保只拼装已知爽快的组件。第五，提高成果至关进犯，因为建模、分析和考证法子之间的自动化养息不错减少无理、加速迭代速率并促进互助。”

换句话说，温雅点已从芯片里面遐想转变到跨芯片步履。“温雅的范围已从芯片里面转变到芯片之间的接口。像UCie这么的新标准鼓励使命经由从私有、紧闭的系统扩展到绽放的生态系统，在这个生态系统中，来自不同供应商的芯片必须可靠地协同使命。先进的封装工夫——包括2.5D/3D封装、中介层和搀杂键合——也引入了新的物理气候，举例应力、热梯度以及凸点间距和材料等变量，”他说谈。

芯片遐想中的使命经由意味着什么？

在半导体工程中，使命经由是指从见解到芯片，再到通盘这个词居品质命周期中，可重叠的、端到端的工程法子、用具、数据和决策门序列，旨在确保可靠性。

同期，芯片组使命经由是一个并行协同遐想的轮回，它执续考证多个孤独芯片封装成单个高性能系统时的功能、电气和物理竣工性。“关于芯片组而言，庄重的使命经由至关进犯，”Bui说谈。“与传统的单芯片SoC不同，后者可靠性主要局限于单个芯片，而芯片组系统引入了全新的复杂性：多个芯片、高密度互连、先进封装以及系统级步履。可靠性不再只是是芯片级的问题，它已成为一个确切的系统级挑战，触及多个规模和学科。”

其别人人也认可这一不雅点。“当咱们谈到芯片可靠性时，咱们主要温雅四个中枢规模——散热、机械、电源竣工性和信号竣工性，”Synopsys首席居品司理Lang Lin默示。“在芯片遐想或者自信地流片之前，这四个方面都需要进行评估。施行上，这意味着要使用一个举座的EDA使命经由，将这四个方面聚拢起来进行分析。工程师们依靠多物理场求解器来计划散热、机械、电源和信号影响之间的互相作用，因为这些问题都不成再被视为孤独的问题了。当代经由兼具多物理场和多模范特色，使团队或者评估系统中不同的物理效应，并识别出最坏的情况。举例，一个芯片可能因为散热不及导致温渡过高而失效，而另一个芯片则可能因为距离电源过远而出现电源竣工性问题。”

这是一个复杂的多物理场问题。“咱们频繁从一个运转现象来源。芯片处于室温，电源电压为标称值，信号以预期的数据速率运行，封装莫得彰着的应力或翘曲，”林知道说。“但一朝芯片来源使命，通盘这些条款都会同期发生变化。跟着温度升高，走电功率增多，从而导致总功耗高潮。更高的温度还会裁汰芯片的运行速率，因为蔓延会增多。同期，加热还会导致一些机械问题，举例热膨大所有不匹配和芯片翘曲。这些影响都不是孤独发生的，它们同期互相作用，这等于为什么措置芯片可靠性问题会成为一个复杂的工程繁难。”

关于芯片架构师来说，这一切都需要多数的互助，因为它触及多个要津。“有接口东谈主员，有标准制定者，有咱们厚爱的IP遐想，还有系统级测试，”Expedera公司的Theivendran说谈。“是以，要使用合适的组件并确保端到端的平方运行，当前触及到多个要津。此外，还有考证要津。你必须提供一个基于UVM的基础设施测试平台、驱动轨范、监视器等等，只是是为了模拟咱们的环境，因为当前咱们就像芯片里面的一个微型芯片。它不单是是一个标准的IP，它包含更多东西。它就像一个确切的芯片，有着不同的敛迹条款。”

这与传统的平面SoC使命经由一龙一猪。“淌若咱们正在构建一个系统，那么使命经由将包括架构遐想、测试、系统级测试、模块级测试，然后逐步进取——最终进行网表分析、门级测试和功耗分析，”Theivendran说谈。“考证使命量大大增多，但咱们无法进行系统级测试。咱们只可进行模块级和IP级测试。因此，它看起来像是传统的使命经由，中国开云体育但施行上多了更多法子和需要议论的细节。”

芯片组使命经由必须包含哪些内容？

字据 Mixel 公司的 Bui 的说法，由于堆叠芯片在物理和电气方面互相依赖性很强，因此一个庄重的芯片组使命经由必须涵盖几个不同的任务。芯片组使命经由的中枢组件包括：

多物理场签核。由于芯片间距很小，使命经由必须同期分析热应力、机械应力和电应力。逻辑芯片上的热热门会导致机械翘曲，从而裁汰相邻芯片上明锐的模拟/搀杂信号电路的性能。

电源和信号竣工性 (PI/SI)。芯片间高速传输的数据不成出现质地下跌，这就需要模拟芯片间微小一语气的电磁步履。

互连可靠性。使命经由必须议论一语气芯片的凸块和中介层，包括电迁徙和应力引起的空乏。

已知爽快芯片和已知爽快堆叠（KGD/KGS）。严格的测试纪律应领受内置自测试和通谈成立逻辑，在拼装前后绕过损坏的互连。

图 1：集成热遐想和建模经由示例。来源：西门子 EDA

多物理场协同遐想是不可或缺的。“芯片组遐想实质上等于多物理场问题，”是德科技EDA总司理Nilesh Kamdar默示，“垂直堆叠的芯片之间会产生热量高潮。跌落或振动形成的机械应力会影响焊点一语气和电气性能。在数据中心应用中，共封装光学器件会将光学物理引入到仍是需要处理电气和热交互的堆叠结构中。这些身分都无法孤速即建模。出于电气性能议论而选拔的材料可能会使散热管制愈加复杂。优化散热性能可能会影响机械沉稳性。必须对通盘这个词系统进行分析。想想智高手机在尝试一语气轻细信号时过热会发生什么。过多的热量会加速电板电量的破钞，迫使无线电模块愈加致力于地使命，从而产生更多热量。在芯片组堆叠中，这种响应回路会同期发生在多个芯片、材料和物理域中。”

考证使命更增多了挑战。“传统的模块级考证纪律是为单芯片系统遐想的，无法议论跨多个芯片、工艺节点和封装层的交互作用，”Kamdar 指出。“灵验的考证需要从一来源就从系统层面进行考量，在阐发通盘这个词芯片堆叠拼装完成后性能是否仍然灵验之前，先对每个芯片进行单独测试。举例，热效应和串扰在组件层面是不可见的，唯有在对通盘这个词系统进行建模时才会线路出来。硬件辅助环境不错发现静态分析遗漏的时序和互操作性问题，但这唯有在仿真或者与遐想保执同步的情况下能力完毕。”

仿真还有其他需要议论的身分。“淌若你只是想构建一个仿真模子，那就会比拟复杂，”西门子EDA的Vass-Vernai说谈。 “你需要对用具、网格分手工夫、物理学等方面有长远的了解，这偶然需要多年的申饬积存。咱们一直致力于于于让这些用具普及化。举例，淌若你只是从半导体仿简直角度来看这些用具，你会发现，其核激情念是创建一个肖似电子表格或输入框的东西。你输入标准封装情势的通盘细节。然后，用具会构建模子、进行网格分手并进行配置。咱们一直在致力于裁汰仿简直门槛。在芯片堆叠方面，这极少尤为进犯，因为你需要确保电气遐想师或者快速作念出决策。问题在于，这种基于电子表格的输入模板仍是不再适用，因为封装不再标准化。这取决于你使用的工夫、你的工程手段、你的遐想力以及你构建的封装架构类型。咱们仍然需要裁汰仿简直门槛，但咱们不错用咱们熟练的方式来完毕。”

与此同期，这也鼓励了封装数字孪生工夫的诱惑。当架构师界说布局、芯片布局、堆叠方式、中介层材料、一语气方式和网表时，他们施行上仍是生成了仿真所需的大部分机械信息。与其构建单独的仿真用具并依赖仿真工程师后续重建模子，不如将这些电气界说滚动为多物理场模子。天然仍需进行一些配置，举例材料属性、功率分派和范围条款，但目标是尽可能简化经由。这么，电气封装遐想东谈主员就不错在使命经由的早期阶段，哄骗其运转遐想生成数字孪生的热力学或热机械版块。

东谈主工智能若何重塑使命经由？

将东谈主工智能融入芯片组使命经由也能产生显赫影响。“在展望建模和分析方面，东谈主工智能不错改造热力学和机械仿真、测试中的颠倒检测以及良率展望，”Mixel 的 Bui 默示。“它不错处理海量的多物理场数据集，从而更早、更准确地展望热门、翘曲和故障风险。在自动布线方面，东谈主工智能不错匡助自动完成芯片组之间数千个微凸点的复杂布线，同期最大限度地减少干豫。在考证和调试方面，东谈主工智能不错加速转头测试、根底原因分析和分层测试。它还不错对互连步履进行建模，并匡助生成 KGD 和芯片间链路的测试模式。”

东谈主工智能的发展日眉月异，就连术语也在不休演变。“咱们当前不太可爱用‘剧本’这个词了，”Vass-Varnai 指出，“咱们仍然在编写剧本，但当前咱们批驳的是自动化。说到自动化，谷歌不再是创建剧本，而是在这些用具之上创建东谈主工智能代理，并陶冶这些代理若何运行不同的用具以及若何创建经由。这等于咱们的发展标的。咱们还有另一个权术，将自动化与生命周期管制（LLM）汇注拢，因为完毕这一目标的最好方式是或者用天然谈话领导用具，知道你想要哪种类型的软件包，包含哪些组件，并与你的助手互助，匡助你完成遐想。这赫然是咱们前进的标的。我知谈咱们通盘的竞争敌手都仍是在作念这件事了。我合计当前还莫得东谈主确切作念到，但竞争十分强烈，谁能作念得最好，谁就能最终胜出。”

事实上，通盘这个词EDA行业的中枢在于使命经由。“要运行EDA，你需要遐想数据；有了遐想数据，你就不错运行各式用具，生成更多数据，再运行更多用具处理这些数据，然后你还需要更多用具来处理这些数据，”IC Manage首席推行官Dean Drako指出。“这等于你的使命经由。当前，咱们正在哄骗智能AI增强使命经由，也等于在使命经由中使用智能AI来进行IP生命周期管制。通过AI增强功能，新的特色使得系统组件/IP的重用愈加速捷便捷，因为它用打包、扶持和发现等使命经由取代了多数手动操作，工程师不错快速找到所需组件/IP，判断其是否稳当要求，并在必要时进行养息，或者使用咱们为他们诱惑的AI进行考证。”

此外，东谈主工智能代理不错基于多数模拟进行快速展望。“有些公司仍是皆备完毕了这极少，”Vass-Varnai补充谈。“咱们里面也有一些用具，正在议论将其添加到咱们的使命经由中。淌若你想磨练东谈主工智能，你需要结构爽快、干净的数据，咱们也提供数据管制管事，不错匡助你完毕这极少。但即便你完毕了这极少，最好照旧或者使用来自多家公司的多轮遐想数据来磨练东谈主工智能。”

Synopsys 居品管制高档总监 Matt Commens 也合计，东谈主工智能将赶紧重塑芯片可靠性使命经由。 “遐想创建、配置以及运行过程中的很多要津都将通过智能代理来完毕。每个东谈主都但愿使命经由自动化，因此咱们参与了一些花样，与特定客户合作，为特定行径构建高度自动化的使命经由。天然，咱们也一直在改造自身的使命经由，以完毕更多集成，举例多物理场使命经由。客户但愿使命经由或者高度契合他们的应用需求。东谈主工智能将很快接纳这些使命，咱们仍是看到了这种趋势。Ansys（现已改名为 Synopsys）早在四五年前就主动启动了 API 优先策略，那时 ChatGPT 还未问世。咱们之是以率先领受 API 优先策略，是为了构建使命经由。在咱们与客户合作的一个花样中，为了完毕高度自动化，咱们构建了一个名为 PyAEDT 的 API。它是开源的，托管在 GitHub 上，况且有竣工的文档。它十分活跃，通盘谈话模子都知谈若何使用它进行编码，因为它们都是基于 PyAEDT 进行磨练的。”

不外， Commens 并不合计会通宵之间全面转向东谈主工智能驱动的使命经由。“这将是一个渐进的过程，”他说谈。“遐想界不可能在通宵之间松手现存的纪律。团队当前都在使用既定的用具、经由和民风，而且还受到业务方面的限度。跟着使命经由变得愈加自动化和复杂，东谈主工智能的使用将需要更多的预料打算资源和动力。通盘这个词行业需要措置数据中心容量和电力是否足以餍足这种需求的问题。因此，尽管当前存在一些施行的限度，但发展标的是明确的。”

*声明：本文系原作家创作。著作内容系其个东谈主不雅点，自身转载仅为共享与计划，不代表自身赞扬或认可，如有异议，请干系后台。

想要获得半导体产业的前沿洞见、工夫速递、趋势领略开云体育，温雅咱们！