引言：先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)的破局之路

隨著“后摩爾時(shí)代”的到來(lái)，芯粒（Chiplet）與 2.5D/3D 先進(jìn)封裝技術(shù)正成為突破晶體管微縮瓶頸的關(guān)鍵路徑。通過(guò)異構(gòu)集成將不同的芯片模塊化組合，依托2.5D/3D封裝實(shí)現(xiàn)高帶寬互連與低功耗協(xié)同，推動(dòng)從芯片到系統(tǒng)級(jí)的性能飛躍。這為半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展帶來(lái)重大機(jī)遇，也對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法構(gòu)成全新挑戰(zhàn)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，您是否正面臨以下問(wèn)題？

1、先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)困境

芯片間互聯(lián)數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，從芯片經(jīng)通孔/Bump至基板的連線可達(dá)十幾萬(wàn)根。手動(dòng)布線作業(yè)量大，不僅耗時(shí)費(fèi)力，還易因線路復(fù)雜導(dǎo)致視覺混淆與迭代困難。

2、傳統(tǒng)版圖工具掣肘

大規(guī)模封裝數(shù)據(jù)輸入時(shí)，傳統(tǒng)版圖工具存在響應(yīng)遲緩、操作卡頓等問(wèn)題，直接影響設(shè)計(jì)效率。

3、低效DFM需求處理困擾

面對(duì)Dummy填充、淚滴處理等 DFM（可制造性設(shè)計(jì)）需求，現(xiàn)有處理方式效率低下，無(wú)法滿足生成制造量產(chǎn)的版圖后處理需求。

4、繁瑣的驗(yàn)證流程

設(shè)計(jì)完成后，DRC/LVS 等物理驗(yàn)證流程復(fù)雜，需多次迭代，耗費(fèi)大量時(shí)間與精力，延長(zhǎng)項(xiàng)目周期。

針對(duì)上述痛點(diǎn)，解決方案已正式推出。華大九天先進(jìn)封裝版圖設(shè)計(jì)解決方案Empyrean Storm?，作為一款具備革新意義的 EDA 工具，可直擊傳統(tǒng)封裝設(shè)計(jì)核心問(wèn)題，顯著提升設(shè)計(jì)效率，推動(dòng)先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)進(jìn)入新階段！

什么是Empyrean Storm?？

Empyrean Storm?是一款專為先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)打造的具備自動(dòng)布線與物理驗(yàn)證的版圖平臺(tái)。它支持跨工藝封裝版圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入與設(shè)計(jì)編輯，深度適配當(dāng)下主流的硅基（Silicon Interposer）以及有機(jī)轉(zhuǎn)接板（Organic RDL）工藝，可實(shí)現(xiàn) HBM和UCIe等通訊協(xié)議多芯片的大規(guī)模自動(dòng)布線；同時(shí)能夠完成Dummy填充等保障量產(chǎn)的DFM版圖后處理，更是內(nèi)置無(wú)縫集成的跨工藝物理驗(yàn)證Argus，通過(guò)DRC/LVS等檢查確保版圖的正確性。憑借上述強(qiáng)大功能，Storm能夠輕松駕馭多芯片間大規(guī)模、高密度的互聯(lián)布線和復(fù)雜的Layout需求，以高效的平臺(tái)性能為先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)注入強(qiáng)勁動(dòng)力，助力設(shè)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

核心亮點(diǎn)一：強(qiáng)大智能的自動(dòng)布線功能

傳統(tǒng)芯粒設(shè)計(jì)中，復(fù)雜布線是一大難點(diǎn)。以2.5D中介板（Interposer）的跨層布線為例，HBM2/2E/3高帶寬存儲(chǔ)器是面向高性能計(jì)算HPC、AI加速等場(chǎng)景的堆疊式DRAM技術(shù)，通過(guò)2.5D/3D集成提供超高帶寬（如HBM3可達(dá) 819GB/s），但需通過(guò)硅中介層與處理器/SoC互聯(lián)，布線密度高、信號(hào)完整性要求嚴(yán)苛。UCle通用芯粒互聯(lián)接口標(biāo)準(zhǔn)，旨在實(shí)現(xiàn)不同工藝、廠商的Chiplet高效集成，支持高吞吐低延遲通信，但跨Die布線需協(xié)調(diào)時(shí)序、阻抗匹配，手動(dòng)優(yōu)化難度大。兩者均為2.5D封裝中的關(guān)鍵模塊，但手工布線需處理幾十萬(wàn)根高密度互連線，易導(dǎo)致串?dāng)_、時(shí)序違例等問(wèn)題，而Storm搭載的智能化自動(dòng)化布線引擎，可通過(guò)簡(jiǎn)單操作流程改變這一現(xiàn)狀，用戶僅需完成規(guī)則配置并觸發(fā)指令，即可啟動(dòng)自動(dòng)布線。其核心能力包括：

硅基中介層自動(dòng)布線：依托智能算法支持從頂層Micro-Bump到底層C4 Bump的跨層布線，可高效完成多芯片間Die-to-Die、芯片到晶圓間Die-to-Wafer（含TSV硅通孔）的自動(dòng)布線任務(wù)，精準(zhǔn)規(guī)劃芯片間、晶圓級(jí)與裸片級(jí)混合互聯(lián)結(jié)構(gòu)，保障信號(hào)傳輸穩(wěn)定性。

有機(jī)中介層自動(dòng)布線：通過(guò)優(yōu)化垂直互連通道布局實(shí)現(xiàn)全局RDL高效布線，同時(shí)具備能夠滿足約束條件的電源網(wǎng)絡(luò)（PDN）版圖的自動(dòng)布線功能。同時(shí)，為了更便捷地看到走線連接，Storm可生成三維布線圖，直觀呈現(xiàn)線路走向。 

多樣化布線角度適配：兼容芯片式曼哈頓布線與PCB式135度布線模式，能夠精準(zhǔn)匹配客戶工藝標(biāo)準(zhǔn)，確保布線效率與準(zhǔn)確性。

核心亮點(diǎn)二：為量產(chǎn)護(hù)航的DFM版圖后處理能力

設(shè)計(jì)的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)成功量產(chǎn)。Storm憑借完善的版圖后處理功能，可有效提升設(shè)計(jì)的可制造性（DFM），為芯粒量產(chǎn)提供有力支持，具體包括：

智能金屬啞元（Dummy）填充：能夠自動(dòng)、快速完成大面積Dummy填充，且支持特殊形狀（例如Island不規(guī)則島狀）的填充。這一功能可解決工藝中的不均勻性問(wèn)題，有助于提升晶圓制造的穩(wěn)定性和芯片性能的一致性。

自動(dòng)淚滴（Teardrop）處理：提供一鍵式操作，為焊盤和過(guò)孔精準(zhǔn)添加淚滴，從而增強(qiáng)連接的可靠性，降低線路斷裂風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而提升產(chǎn)品良率。

封裝測(cè)試結(jié)構(gòu)（Daisy Chain）模塊：可自動(dòng)完成封裝測(cè)試結(jié)構(gòu)的連接與分析，能夠識(shí)別封裝中Interposer、Substrate等結(jié)構(gòu)的連接情況，分類展示Bumps、Terminals、Paths及Abnormal Bumps等信息。針對(duì)Bypass鏈路，可精準(zhǔn)標(biāo)記異常路徑；對(duì)于 Loop鏈路，能清晰羅列關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)，幫助工程師在芯片封裝設(shè)計(jì)階段快速定位異常并排查問(wèn)題，提升設(shè)計(jì)可靠性。

核心亮點(diǎn)三：不止于布線與后處理，更是一站式設(shè)計(jì)平臺(tái)

Storm并非單一的布線與后處理工具，而是先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的綜合性平臺(tái)。其功能覆蓋設(shè)計(jì)全流程，可提升設(shè)計(jì)流暢度并推動(dòng)流程優(yōu)化，具體包括：

全功能版圖編輯：傳統(tǒng)EDA工具在導(dǎo)入多個(gè)GDSII文件時(shí)，會(huì)出現(xiàn)同圖層覆蓋問(wèn)題，導(dǎo)致無(wú)法區(qū)分Die1，Die2，在異構(gòu)集成場(chǎng)景中效率低下。Storm平臺(tái)可以支持多個(gè)GDSII/OASIS數(shù)據(jù)無(wú)損導(dǎo)入導(dǎo)出，創(chuàng)新性研發(fā)出針對(duì)封裝版圖的層次化（hierarchy）編輯設(shè)計(jì)功能，突破傳統(tǒng)工具僅支持扁平化（Flatten）封裝版圖編輯模式、難以快速批量修改封裝版圖的局限。同時(shí)Storm支持直觀形象的3D堆疊Stack顯示、編輯與快速查詢功能，形成完整的異構(gòu)版圖集成解決方案。

實(shí)時(shí)分析與檢查：在沿用傳統(tǒng)2D操作習(xí)慣的基礎(chǔ)上，Storm平臺(tái)創(chuàng)新性地提供了多工藝節(jié)點(diǎn)跨芯片線網(wǎng)追蹤（Trace）功能，設(shè)計(jì)師通過(guò)點(diǎn)擊、拖拽等簡(jiǎn)單操作，即可實(shí)現(xiàn)快速追蹤跨芯片關(guān)鍵線網(wǎng)走向，清晰呈現(xiàn)信號(hào)傳輸路徑，可在版圖繪制階段提前檢查信號(hào)連通性與短路風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)設(shè)計(jì)左移。此外，平臺(tái)具備封裝測(cè)試結(jié)構(gòu)（Daisy Chain）異常檢查等功能，能在設(shè)計(jì)階段及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，降低后期修改成本。

無(wú)縫集成驗(yàn)證工具：與華大九天物理驗(yàn)證工具Empyrean Argus?實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成，能夠提供快速的Online DRC以及開/短路檢查，也同時(shí)提供Signoff級(jí)別的DRC/LVS，覆蓋從設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的全流程，保障版圖正確性，縮短迭代周期，提升設(shè)計(jì)效率。

改版數(shù)據(jù)比對(duì)：通過(guò)同步視圖端口實(shí)現(xiàn)高效版本差異對(duì)比，借助雙版本同步透視可并列顯示改版前后的布局/GDS 視圖，自動(dòng)高亮差異區(qū)域，支持跨工藝庫(kù)參數(shù)比對(duì)；點(diǎn)擊差異標(biāo)記可即時(shí)跳轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)層級(jí)，實(shí)現(xiàn)變更點(diǎn)的快速識(shí)別與動(dòng)態(tài)定位。

Empyrean Storm? 平臺(tái)帶來(lái)的價(jià)值

華大九天版圖設(shè)計(jì)解決方案Empyrean Storm平臺(tái)在先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)中優(yōu)勢(shì)顯著。

例如，在處理HBM2/2E/3與UCle等高速接口時(shí)，傳統(tǒng)工具需耗時(shí)約兩三月、60-90天之久，而Storm的自動(dòng)布線引擎可在15天內(nèi)完成IO數(shù)量高達(dá)200K的Micro-bumps與TSV跨層走線。該平臺(tái)能高效處理TSV布線、微凸點(diǎn)（Microbumps）連接及BGA球柵陣列布局，同時(shí)支持中介層+基板的物理驗(yàn)證，并兼容CoWoS（Chip on Wafer on Substrate，晶圓基底封裝）架構(gòu)。某客戶案例顯示，在完成工具參數(shù)Option設(shè)置后，自動(dòng)布線功能僅需10分鐘即可完成1次設(shè)計(jì)迭代，顯著提升了反復(fù)修改的效率：“Storm有效解決了先進(jìn)封裝的設(shè)計(jì)瓶頸，效率提升1-2個(gè)月”。

結(jié)語(yǔ)

在先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)這一兼具機(jī)遇與挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域，若持續(xù)使用落后設(shè)計(jì)工具，將直接影響效率提升與創(chuàng)新突破。Empyrean Storm? 憑借卓越的自動(dòng)布線核心引擎、一站式設(shè)計(jì)平臺(tái)的全面功能，以及保障量產(chǎn)的DFM特性，已成為頂尖設(shè)計(jì)公司的主流選擇。目前，多家大型設(shè)計(jì)公司已通過(guò) Storm 完成完整的先進(jìn)封裝版圖設(shè)計(jì)并成功流片，其強(qiáng)大的版圖處理能力也被眾多封測(cè) OSAT 廠商納入標(biāo)準(zhǔn)流片TO（Tapeout流片）流程。風(fēng)暴來(lái)襲，借助 Storm 平臺(tái)的全方位功能為集成電路產(chǎn)業(yè)賦能，在先進(jìn)封裝創(chuàng)新賽道上提升競(jìng)爭(zhēng)力，重塑全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局。

關(guān)于我們

北京華大九天科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱“華大九天”）成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的開發(fā)、銷售及相關(guān)服務(wù)業(yè)務(wù)，致力于成為全流程、全領(lǐng)域、全球領(lǐng)先的EDA提供商。

華大九天主要產(chǎn)品包括全定制設(shè)計(jì)平臺(tái)EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計(jì)EDA工具、晶圓制造EDA工具、先進(jìn)封裝設(shè)計(jì)EDA工具和3DIC設(shè)計(jì)EDA工具等軟件及相關(guān)技術(shù)服務(wù)。其中，全定制設(shè)計(jì)平臺(tái)EDA工具系統(tǒng)包括模擬電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)、存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)、射頻電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)和平板顯示電路設(shè)計(jì)全流程EDA工具系統(tǒng)；技術(shù)服務(wù)主要包括基礎(chǔ)IP、晶圓制造工程服務(wù)及其他相關(guān)服務(wù)。產(chǎn)品和服務(wù)主要應(yīng)用于集成電路設(shè)計(jì)、制造及封裝領(lǐng)域。

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