芯和半导体苏周祥：先进封装技术对仿真设计带来挑战
经济观察网 记者 李靖恒9月28日，在深圳举办的第五届中国系统级封装展览及大会上，芯和半导体科技(上海)有限公司的总监苏周祥发表了主题为系统级封装SiP技术趋势和对EDA的挑战的报告。他认为，现在的SiP的规模已经相当的大，而且它的工艺节点相对来说比较先进，以前的工具已经不能满足现在的要求。
封装是把集成电路装配为芯片最终产品的过程，是半导体产业链的关键环节之一。而SiP（System In a Package：系统级封装）是指是将多种功能芯片(包括处理器、存储器等功能芯片)集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。至于EDA（Electronic design automation：电子设计自动化），则是指利用计算机辅助设计软件，来完成超大规模集成电路芯片的功能设计、综合、验证、物理设计等流程的设计方式。也就是说，EDA通过计算机模拟的方式来进行集成电路的设计，极大地提升了集成电路设计的效率。
芯和半导体科技(上海)有限公司是一家国产EDA企业，成立于2010年，提供芯片仿真、封装仿真等解决方案。
苏周祥介绍，SiP不是一个新事物，早在80年代PC比较流行的时候，SiP就已经出现了，那时候叫Multi-chip modules（多芯片组件）。2000年之后随着可穿戴设备的兴起，系统级封装（也就是我们说的SiP）出现了。到2010年之后,SiP又出现了更多的一些内容。
从手机前端来看，随着4G到5G的技术的演进，我们的射频前端越来越复杂了，出现了好多的模组，各种各样的模组组成了目前的手机射频前端。越来越多的模组就像搭积木一样，把我们目前手机前端里面的这些设计通过搭积木的方式给搭起来。这样就给我们的EDA软件的仿真分析、设计分析带来了巨大的挑战。苏周祥表示。
SiP另外一个方向是HPC（High Performance Computing：高性能计算群）的市场。苏周祥认为，HPC市场其实是推动我们AI技术、大数据、大数据分析、高性能计算的重要的推手。这一块的兴起使得人工智能、汽车电子、大数据得以快速的发展。
HPC的发展基本上是从2011年开始的。2011年XILINX公司第一次做出尝试，实现了第一次2.5D的封装(2.5D封装是传统2D封装技术的进步，可实现更精细的线路和空间利用)。随后，AMD、英伟达、国产鲲鹏等等都推出了采用这种技术的产品。到2020年，这种大芯片或者说先进封装的芯片越来越多。
不仅仅是国外，目前在国内也有。我们有很多的做交换机芯片、AI芯片的公司，以及做CPU、GPU的公司，都慢慢地参与这种2.5D的先进封装方式，去做它的设计和产品。相信在不远的将来,这种产品会越来越多。苏周祥表示。
苏周祥进一步称：说到先进封装，不得不提一下3D Fabric（3D堆栈封装：把不同功能的芯片或结构，通过堆叠等技术，使其在纵轴方向上形成立体集成）。3D Fabric在先进封装里面起了不可或缺的作用，因为很多的工艺都是在3D Fabric来实现的。那说到3D Fabric，不得不提的就是台积电。台积电在先进封装这块也是走的时间最长、最远的。
另一个重要的厂商是英特尔，英特尔不算做得最早的，但是它也有自己的先进封装的工艺，叫做EMIB（Embedded Multi-Die Interconnect Bridge：嵌入式多核心互联桥接）。EMIB就是通过把两颗芯片的边缘进行互联，来实现两颗芯片的互通。这个工艺目前在英特内部它会使用会比较多一些。
虽然英特尔EMIB的推广没有像台机电的推广的那么广泛。但是英特尔在技术标准的推动方面做的比较好。他们已经成立了相应的标准组织，专门来定义标准规范、操作规范等。
其实在国内，目前就我知道的有两个EDA的联盟也在做技术的规范。应该在不远的将来吧，大概两三年的时间里，国内有关的技术标准和技术规范也会正式的发布，大家可以期待一下。苏周祥说。
他同时认为，SiP多年的发展也带来了很多不一样的内容，这些内容对软件、设计、仿真带来了一些相应的挑战。我们以前的EDA软件实际上已经不可能满足现在的需求。
苏周祥介绍，EDA这个行业发展到现在大概40多年的时间，最开始的时候主要关注的是功能性的仿真和设计，后来还要考虑仿真的时序、可靠性等等因素。面对目前的SiP，还需要去考虑系统层面的性能。由于这个时候的集成度已经达到非常非常小的尺度了，所以还需要去考虑多物理场的一些效应，包括信号完整性、电源完整性，以及力学、热学等效应，而且这些效应还都是互相影响的。
现在的这些SiP规模相当的大，而且它的工艺节点相对来说比较先进，以前的工具不能满足现在的要求。现在的很多设计厂商都不断地在更新自己的设计工具，尤其是针对先进封装的工具。SiP的新内容也迫使我们EDA从业人员给EDA软件工具赋予更多一些内容，或者增加更多的内涵。从现在市场情况来看的话，针对先进SiP封装的EDA设计平台已经初具规模。苏周祥表示。