摘要：在全球半导体产业进入“后摩尔时代”的今天，芯片性能的提升正面临前所未有的挑战。传统的制程微缩已逼近物理极限，5nm以下工艺的研发成本飙升至数十亿美元，而单颗大尺寸芯片的面积扩展又遭遇光罩极限与良率暴跌的双重制约。与此同时，AI、HPC、智能驾驶等新兴应用对算力

“堆叠芯片EDA必须成为连接工艺与设计的核心桥梁，而非简单拼接的补丁。”

在全球半导体产业进入“后摩尔时代”的今天，芯片性能的提升正面临前所未有的挑战。传统的制程微缩已逼近物理极限，5nm以下工艺的研发成本飙升至数十亿美元，而单颗大尺寸芯片的面积扩展又遭遇光罩极限与良率暴跌的双重制约。与此同时，AI、HPC、智能驾驶等新兴应用对算力的需求却呈指数级增长，内存带宽、功耗效率、集成密度成为制约芯片性能的关键瓶颈。

面对这一困局，#软件定义晶上系统技术、Chiplet、集成芯片、2.5D/3D IC堆叠等异构集成技术路线正成为突破瓶颈的核心路径——通过多芯片异构集成，实现算力密度跃升、内存带宽倍增与系统能效优化。

尤其对中国半导体产业而言，在高端制程受限的背景下，通过从“单一工艺升级”转向“系统级集成创新”实现“换道超车”已成为战略所需。然而，这场技术革命的背后，却隐藏着一个被长期忽视的致命短板：EDA工具的严重缺失——作为连接芯片设计、制造与封测的核心纽带，EDA工具的全链路协同能力直接决定了堆叠芯片的性能上限与产业化效率。

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EDA工具链的致命短板

权威机构Yole Développement预计，到2025年，全球高端封装市场有望突破420亿美元，其中3D堆叠方案占比将超三成。国内市场同样火热：已有二十余家封测厂掌握2.5D/3D堆叠工艺，长电科技、通富微电等头部企业持续加码；华为等终端厂商的服务器CPU和AI芯片也已普遍采用2.5D封装。

与产业高涨的热情形成强烈反差的是，国产EDA在先进封装环节几乎空白——七八十家本土EDA公司大多仍围着传统2D芯片，少数涉足者仅能提供局部仿真功能。

传统的EDA工具链是为2D芯片设计的，在面对2.5D/3D堆叠架构时几乎束手无策。芯片设计师们发现，即便采用了最先进的封装工艺，但在设计阶段却缺乏合适的工具来规划多芯片系统、优化跨层互连、预测热应力分布、保障测试良率。

以布线为例，3D IC中数万根TSV的垂直互联需要解算三维空间的寄生参数，其复杂度是2D设计的指数级倍增；而多芯片系统的热-力-电耦合仿真需同步计算层间热膨胀系数差异引发的微米级形变，这对仿真引擎的算法精度提出颠覆性要求。传统EDA的布线算法无法在三维空间内高效分配资源，导致信号延迟、串扰、功耗激增等问题频发。更严峻的是测试环节：当一颗HBM堆叠8颗DRAM Die，任何一层微凸点（μBump）的失效都将导致整颗芯片报废，传统DFT（可测性设计）机制完全无法应对。先进封装技术的落地，亟需一套全新的EDA方法论。

国际EDA巨头虽已布局3DIC工具，但其技术路线多基于对传统工具的修补，难以覆盖堆叠芯片的全流程需求。Synopsys的3DIC Compiler仅聚焦物理实现环节，Cadence的Integrity 3D-IC平台缺乏系统级架构规划能力，而Mentor的Tessent DFT工具尚未适配IEEE 1838多芯片测试标准。这种“工具链断层”导致行业陷入“用2D思维设计3D芯片”的困境——某国产AI芯片企业因缺乏早期架构分析工具，在完成物理设计后才发现TSV密度不足，被迫回调重做，直接损失8个月研发周期。硅芯科技创始人赵毅博士指出：“堆叠芯片EDA必须成为连接工艺与设计的核心桥梁，而非简单拼接的补丁。”

这一行业痛点，正是硅芯科技核心技术团队自2008年起便潜心攻克的方向。早在业界尚未普遍关注3D IC设计挑战时，硅芯团队便预见到EDA工具必须从底层重构，才能适配堆叠芯片的全新范式。历经十余年技术积累，硅芯正式推出3Sheng Integration Platform——全球首个覆盖2.5D/3D Chiplet设计全流程的EDA平台，集成“架构设计-物理实现-仿真分析-测试容错-集成验证”五大核心引擎，提供一体化协同设计工具及解决方案。

02

从“亡羊补牢”到“系统级预防”：

3Sheng平台的协同设计革命

传统EDA工具链的致命缺陷在于“设计-仿真-验证”环节的割裂。设计师往往在完成物理实现后才发现信号完整性（SI）或热应力问题，导致反复迭代甚至项目流产。硅芯科技的3Sheng平台首创“五引擎协同”模式，将系统级规划与多物理场分析前置，从源头规避设计风险。

图片来源：硅芯科技

以3Sheng Zenith架构设计中心为例，其创新之处在于引入系统级“PPPAC”（Package-Performance-Power-Area-Cost）协同优化框架。在芯片划分阶段，工具不仅考虑功能模块的物理分割，还同步评估互连拓扑对功耗、散热及制造成本的影响。例如，在规划一颗AI训练芯片时，工具可实时模拟不同Chiplet划分方案对中介层布线拥塞的影响，并结合封装厂提供的热膨胀系数数据，自动规避后期可能出现的微凸点开裂风险。这种“预防式设计”理念，正是硅芯与海外EDA巨头差异化竞争的核心。

在物理实现环节，3Sheng Ranger物理设计中心突破了堆叠芯片布局布线的算法瓶颈。面对数万根TSV的跨层互连挑战，传统EDA工具通常采用“分层优化”二维策略，导致全局性能损失。而3ShengRanger的三维全局优化算法将Z轴布线纳入解空间，结合热力学模型动态调整TSV分布，微凸点（μBump）布局与电源网络协同，既确保信号完整性，又避免局部热点。其独创的“虚拟硅穿孔”技术允许设计师预埋冗余通路，以应对后期工艺波动，大幅提升设计一次性成功率更关键的是，其与3Sheng Volcano分析仿真中心构建了深度集成的“设计-仿真协同”环境，使得设计师在布线时即可看到SI/PI指标变化，并基于仿真反馈即时调整设计决策。这种“边设计边仿真、多目标协同优化”的闭环机制，能够攻克大规模复杂设计中的收敛难题，有效规避后期大量回调迭代的风险，显著提升设计效率和成功率。

测试与可靠性是堆叠芯片的另一大痛点。3ShengOcean测试容错中心是全球少数支持IEEE 1838多芯片测试标准的Multi-die DFT工具链。其“分级测试”架构可在芯片堆叠前（Pre-bond）筛选出不良Die，在堆叠后（Post-bond）精准定位互连缺陷，大幅提升整体良率。更关键的是其自适应修复引擎——当检测到TSV微孔泄漏或微凸点开裂时，可在纳秒级切换至冗余链路，避免整颗芯片报废。

传统EDA市场格局固化，但2.5D/3DIC技术变革创造了“零起跑线”机遇。硅芯科技精准押注这一窗口，不再跟随，志在成为3DIC时代的“领跑者”。

公司在商业路径上也同样清晰：先行服务头部客户，在高价值的大算力芯片场景中打磨产品，快速验证核心能力；联合先进封装厂协同验证，并紧密对接芯片应用需求，共同构建“设计-制造-应用”闭环体系，此举不仅提升工艺利用效率，更旨在深度参与产业生态建设，推动设计与制造的融合创新。通过这两大核心策略，硅芯科技致力于在2.5D/3DIC这一技术共起点上，建立独特的商业壁垒与产业价值。

EDA的本质是连接设计与制造的桥梁。在制裁阴影下，国产工具必须与产业链深度绑定。为此，硅芯积极参与布局标准制定与国家项目，如IEEE、国家级EDA课题建设等。正如《道德经》“三生万物”的智慧，硅芯科技以“三生”平台为纽带，在制裁的寒冬中孕育出制造方、应用方与EDA工具商的三维共生生态。

来源于晶上世界，作者泛灵

来源：芯片测试赵工