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芯和半导体:EDA仿真平台和射频滤波器设计相得益彰

时间:2022-02-28 16:08:05 作者:顾正书 阅读:
作为“中国芯领袖”系列采访报道的一部分,AspenCore分析师团队最近对国产EDA的领军企业--芯和半导体进行了专访。下面是AspenCore资深产业分析师顾正书与芯和半导体联合创始人兼高级副总裁代文亮博士的访谈问答。
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作为“中国芯领袖”系列采访报道的一部分,AspenCore分析师团队最近对国产EDA的领军企业--芯和半导体进行了专访。下面是AspenCore资深产业分析师顾正书与芯和半导体联合创始人兼高级副总裁代文亮博士的访谈问答。

创建于2010年的芯和半导体可提供从IC设计、封装到系统的全链仿真EDA解决方案,致力于赋能和加速新一代高速高频智能电子产品的设计。代文亮博士现任工信部国家信息技术紧缺人才培养工程专家(集成电路类)、中国电子科技集团公司微系统客座首席专家,他曾任Cadence上海全球研发中心高级技术顾问,是IEEE TMTT、IEEE TAP、DAC等国际期刊和会议的常规审稿人,获得上海交通大学博士学位。

芯和半导体的EDA仿真工具有哪些突出的功能特点?

芯和半导体通过十二年的研发形成了一整套从芯片-封装到板级、覆盖半导体全产业链的仿真EDA解决方案。以系统分析为驱动,我们的仿真EDA打通了后摩尔时代IC设计的所有仿真节点,全面支持先进工艺和先进封装。

  • 在先进工艺端,芯和半导体已经通过各大晶圆厂的主流工艺认证,具有业界顶尖的片上芯片建模和仿真能力,可保障芯片级的性能-功耗-尺寸(PPA)最佳平衡。去年,全球第二大晶圆厂三星宣布芯和半导体正式成为其SAFE-EDA生态系统合作伙伴,我们的片上无源电磁场(EM)仿真套件已成功通过三星晶圆厂的8纳米低功耗(8LPP)工艺技术认证。
  • 在先进封装端,芯和半导体的仿真分析方案从传统封装延伸到2.5D/3DIC异构集成封装领域,提供了完善的仿真分析能力。2021年,我们与新思科技联合发布了全球首个3DIC先进封装设计分析EDA平台。

此外,为顺应后摩尔时代以系统集成设计为主的发展趋势,芯和半导体构建了“电子系统”建模仿真分析EDA平台,其中包括射频系统分析平台和高速数字系统分析平台等,从系统集成设计和分析的角度来帮助设计师提升各种电子产品的PPA,缩短产品上市周期。

电磁仿真的核心技术是什么? 基于该技术开发的仿真工具相比同类产品有哪些优势?

芯和半导体的电磁仿真技术核心包括“电磁场和电路仿真求解技术” 和 “支持基于云平台的高性能分布式计算技术” 两部分。

芯和是国际上仅有的三家既拥有矩量法仿真求解技术,又拥有有限元求解器技术的EDA厂商。芯和首创的电磁场仿真平台基于人工智能引擎的网格技术,支持从纳米到厘米级的多尺度仿真需求,可实现芯片、封装和系统的完整覆盖。与同类产品相比,我们的技术突破了传统矩量法只能做电小尺寸(如片上和封装)的局限,解决了电小电大尺寸要不同技术的问题,即同一个算法既能做芯片仿真,又能做PCB板级仿真,有从而效地提升电子产品的设计效率,缩短了产品上市周期。

芯和自研的多核多机分布式并行计算技术能够最大程度地利用用户的硬件计算资源,同时也很好地匹配了云计算平台,能利用云端的计算资源,帮助客户最大化地提升仿真效率。芯和是国内首批上云的EDA公司之一,目前已在亚马逊AWS和微软Azure云上建立了EDA仿真平台。

芯和的EDA工具与国际EDA厂商的竞争与合作关系是怎样的?

鉴于当前绝大多数设计公司还在使用国际EDA厂商的设计流程,国产EDA公司要想增强用户体验,打破用户的使用门槛,与现有设计流程的融合就变得非常重要。从这个角度上来看,芯和需要牵手国际EDA厂商。与此同时,芯和在电磁场仿真领域的差异化产品对国际EDA厂商的设计流程也是一个非常好的补充和优化。从这一点上,国际EDA厂商也欢迎与芯和的合作。基于双方共同的利益和用户的需求,芯和与全球四大EDA公司都建立了非常稳定的合作伙伴关系,无缝嵌入到各大主流EDA设计平台中,并在用户易用性方面做了深层优化。

值得一提的是,芯和在2021年下半年还联合新思科技,发布了全球首个“3DIC先进封装设计分析全流程”EDA平台,开启了国内EDA与国际EDA强强联手的先河。

备注:芯和半导体技术支持总监苏周详先生将在IIC Shanghai展览会与研讨会的EDA/IP与IC设计论坛上发表演讲,演讲主题为:3DIC先进封装的发展趋势及对EDA的挑战,欢迎报名参会!

芯和如何与晶圆代工厂商建立合作以扩大生态圈和IC设计客户群?

EDA作为基础工具是没法单独存在的,闭门造车很难实现具体的应用需求,国产EDA公司必须和半导体上下游不断的进行互动,螺旋式的往前发展。这时候生态圈的建设就非常重要了,它把EDA与上游的设计公司和下游的晶圆厂捆绑起来,并通过PDK认证来实现信用背书,从而简化了半导体产业链设计生产的流程。

具体来说,EDA工具必须得到晶圆厂工艺节点的认证,设计公司才敢使用,否则因为设计差错带来的损失谁都承担不起。另一方面,晶圆厂对于EDA工具的评估和认证也是非常谨慎的,他们会优先选择EDA大厂,因为软件质量有保证,更重要的是使用这些工具的设计公司众多,能够为晶圆厂的生产带来广泛的客源。而对于一些新进的EDA公司,由于客户数量有限,晶圆厂兴趣不大,合作的积极性就较低。

目前,国产EDA公司中获得晶圆厂认证的不多,只有华大九天、概伦电子与芯和半导体等少数几家,获得认证也成为判断国产EDA公司是否成熟的一个标志。芯和半导体的生态圈建设已经经历了十年的时间,得益于在海外市场众多高科技企业用户的背书,目前已获得了晶圆厂主流工艺的众多认证。

芯和的射频滤波器产品有什么样的竞争优势和市场增长潜力?

除EDA工具外,芯和半导体还是国内领先的滤波器设计企业,拥有IPD(集成无源器件)、BAW和SAW等全滤波器技术。在射频前端芯片及模组的设计方面,芯和拥有超过十年的研发积累,形成了在集成无源器件IPD和系统级封装SiP 设计领域雄厚的开发经验和众多的成功案例,并被Yole评选为全球IPD滤波器领先供应商。

随着5G的商用,芯和半导体IPD滤波器获得了市场的高度认可,成功进入了国内主流手机平台和射频芯片公司供应链,现在月平均出货量超过6000万颗,迅速占领了5G滤波器市场。截至2022年1月底,芯和半导体滤波器总出货量累积超过了10亿颗。

芯和以IPD为特色的滤波器产品拥有三大核心竞争力:

  1. 独特的技术能力。相比其它工艺的滤波器,IPD 滤波器被认为是在 sub-6G 和毫米波频段上更优的解决方案。它不仅克服了 BAW、SAW无法很好支持 5G 宽带的劣势,而且与传统的LTCC分立器件相比,IPD 通常以裸芯片形式出现,有更好的一致性、更强的集成性、更小的尺寸,在成本上也有优势。
  2. 牢固的晶圆厂/ 封装厂合作伙伴关系。芯和在十年的射频前端芯片及模组开发历程中,与众多国内外晶圆厂及封装厂形成了牢固的合作伙伴关系,并建立了通过晶圆厂验证的各类滤波器器件库。在目前半导体供应链异常吃紧的情况下,这个完善的生态圈确保了客户能够及时获得所需的高质量滤波器产品。
  3. 强大的EDA 工具支持。芯和半导体独家定制了滤波器设计平台XDS,它不仅全面涵盖了不同技术的滤波器(IPD、BAW、SAW)设计,而且植入了各种滤波器模型库,可以实现联合仿真和分析调试,为模组厂商增加了极具产品竞争力的设计优化能力。这套EDA 设计平台不仅提升了滤波器设计开发的效率,减少设计迭代,加快滤波器产品的上市时间,更能帮助模组厂商实现更高性能的模组。

芯和同时发力EDA仿真和滤波器市场,未来的战略发展规划是怎样的?

当摩尔定律接近物理极限,通过SoC单芯片的进步已经很难维系更高性能的计算,整个系统层面的异构集成将成为半导体高速增长的最重要引擎之一。我们看到越来越多的系统公司开始垂直整合,自研芯片已经成为新的风潮,这其中专门针对异构集成的3DIC先进封装设计平台将变得越来越迫切。

考虑到目前国内对于人工智能、高性能计算和存储芯片开发的迫切需求,但同时又缺乏相应配套的3DIC设计平台,芯和半导体将在未来几年:

  1. 持续释放自身研发能力。依托于芯和在电磁场仿真领域的绝对领先地位和核心竞争力,不断优化和迭代2.5D/3DIC先进封装的设计分析方案。
  2. 串联生态合作:芯和半导体将联合多年来构建的国内EDA生态圈合作伙伴,包括Fabless、Foundry、OSAT,以及EDA公司,充分发挥各自的优势和擅长,实现3DIC应用与开发的同步,为缓解国内半导体行业卡脖子的现状提供支撑。

关于滤波器业务,国际上通常采取的是传统IDM 模式,即一家供应商涵盖所有设计、生产与测试,但考虑到国内射频前端市场拥有众多的模组厂商,且普遍尚不具备完整的供应链,在目前供应链紧缺的现状下,芯和半导体首创了虚拟IDM的模式。芯和接下来会持续通过Filter-on-Demand 的模式,结合前面提及的三大核心竞争力,提供灵活的滤波器组合,满足射频前端模组化的需求,帮助国内射频前端厂商实现虚拟IDM。

责编:Steve
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顾正书
ASPENCORE资深产业分析师。以深圳为坐标原点,扫描全球电子和半导体行业。专注于China Fabless和SoC设计细分市场的分析和学习,欢迎交流。
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