文章核心观点 - 随着芯片复杂性增加，信号完整性、电源完整性、热完整性、电磁效应和共封装光学器件等物理相关挑战成为关键限制因素，可能阻碍电子元件发展 [1] - 新思科技致力于通过统一电子设计自动化和多物理场方法，为先进节点和多芯片架构开发解决方案，目标是制造更快、成本更低的芯片和系统 [1] - 新思科技的多物理场融合产品组合将其AI驱动型EDA解决方案与Ansys的黄金签核分析相结合，涵盖时序签核、设计收敛、多芯片设计和模拟工作流程，旨在提高预测性并加速AI与高性能计算系统的融合 [1] 行业背景与挑战 - 芯片复杂性提升，晶体管尺寸不断缩小并接近物理极限，使其更易受温度、工艺偏差和电压等物理现象影响 [6] - 封装内不再仅是单一芯片，而是多个执行特定功能的小芯片堆叠，物理因素与电学效应共同影响堆叠结构 [6] - 电磁分析需求已从射频芯片设计扩展到更多产品类别，无线连接和高速数字通信的普及使其对GPU和AI芯片等多芯片设计至关重要 [20] 技术方案：多物理场融合 - “融合”指设计流程中不同工具间更紧密的集成，将过去功能各异的EDA工具整合到一个融合架构中，实现芯片设计工具、系统设计工具和分析工具的结合，并考虑热学、流体动力学、功率学、电学等多种物理特性 [5][6] - 多物理场融合技术将新思科技的芯片设计工具与Ansys的黄金标准签核分析功能相结合，帮助工程团队实现更高的功耗、性能和面积以及更快的成果交付速度 [17] - 首批多物理场融合解决方案包括由NVIDIA CUDA-X库支持的定向GPU加速流程，具体涵盖四个应用方向 [9][10] 具体应用与性能提升 - 用于时序签核的多物理场融合：运行速度提升高达3倍，并可进行SPICE精度的多物理场时序分析，集成了PrimeTime、RedHawk-SC等工具，考虑红外、热和应力效应，提高裕量并减少红外引起的时序偏差 [9] - 多物理场融合技术助力设计收敛：设计收敛速度提升高达10倍，工程变更单成功率更高，功耗、性能和面积得到改善，将电源完整性嵌入黄金签核优化中以减少迭代次数 [9] - 多物理场融合用于多芯片设计：提供统一的3DIC编译器平台，集成RedHawk-SC等工具，可同时进行电源完整性、热和电磁分析，从探索到最终定稿提供早期系统洞察 [10] - 用于模拟和光子设计的多物理场融合：将Custom Compiler与多物理场HFSS-IC集成用于片上高精度电磁分析；将OptoCompiler与Lumerical集成实现端到端的光子IC和共封装光学系统 [10] 客户验证与市场影响 - 联发科、三星、思科和英伟达等市场领导者已测试或采用多物理场融合解决方案 [14] - 联发科表示该技术使其能更早洞察硅、封装和光学域间的跨域交互，提高可预测性，减少后期返工，并实现比以往快10倍的运行速度 [14] - 英伟达指出，新思科技利用其加速计算和CUDA-X库扩展复杂仿真工作负载，在选定试点设计中实现了高达5倍的设计收敛速度和高达86%的IR修复率 [14] - 三星电子表示该技术提供了一个统一的、全方位感知的时序签核平台，实现了SPICE级别的精确相关性，并支持裕量恢复 [15] - 思科Silicon One团队利用该技术在设计验收阶段统一考虑IR压降效应，更早、更准确地了解实际运行状况，实现预测性优化，显著提升运行速度 [16] 战略意义与未来展望 - 新思科技以350亿美元收购Ansys，旨在整合双方技术以应对日益复杂的物理设计挑战，此次合并开启了以前不可能实现的各种机遇 [5][16] - 合并完成后不到一年即实现了技术融合并交付给早期采用者测试，设计效率得到数量级提升 [6] - 多物理场融合技术是更广泛的EDA解决方案路线图中的首个产品，后续还将有更多解决方案推出 [16] - 该技术的机遇超出芯片设计，可推动机械、热力、流体、安全、可靠性等工程领域中日益集成和新颖的产品发展 [16]