新思科技和台积电正在合作利用AI简化设计流程

来源：semiwiki；荣格电子芯片翻译

 

面对半导体设计中日益增长的复杂性难题，新思科技（Synopsys）和台积电（TSMC）也一直在合作研究解决方案。

 

随着人工智能（AI）和高性能计算（HPC）应用计算需求的爆发，万亿晶体管芯片加速开发，这些系统的复杂性不断增加，Synopsys和TSMC正在合作利用AI来简化设计流程，并确保能效、可扩展性和系统可靠性。

 

在今年的TSMC OIP生态系统论坛上，Synopsys发布了重要公告，展示了一系列旨在解决半导体设计中日益增长的复杂性的尖端解决方案。

 

Synopsys主要公告综述

 

Synopsys旨在实现更复杂、更高效和可扩展的多晶粒封装的设计，以满足 AI、HPC 和其他高级计算应用不断变化的需求。

 

针对TSMC N2工艺技术优化的Synopsys.ai套件：这是一个关键的更新，因为Synopsys的AI 驱动型EDA套件已经以其提高结果质量（QoR）的能力而闻名。最新的优化侧重于N2工艺，帮助设计人员更快地转向下一代节点，同时提高芯片性能和能效。

 

台积电A16工艺中的背面供电：一项脱颖而出的新创新是背面供电系统，它有望实现更高效的电源路由并降低能耗。这种方法通过优化信号完整性和芯片密度来帮助管理万亿晶体管架构的需求。

 

面向3DFabric 技术的 Synopsys IP解决方案：Synopsys的UCIe和HBM4 IP解决方案进行了更新，这对台积电的3DFabric技术至关重要，包括 CoWoS（衬底晶圆上芯片）和 SoIC（集成芯片上系统）。这些更新进一步提高了多晶片设计的带宽和能效。

 

3DIC Compiler、3DSO.ai 和多物理场流程：其中一项值得注意的公告涉及增强 Synopsys 的 3DIC Compiler 平台和 3DSO.ai，以解决多晶粒设计的复杂性，并在设计过程中提供 AI 驱动的多物理场分析，帮助简化系统级集成。

 

TSMC 加速设计云认证：为了进一步加快设计过程，Synopsys 和 TSMC 还在云上启用了 Synopsys EDA 工具，这些工具通过了 TSMC 的 Cloud Certification 认证。这为共同客户提供了云就绪的 EDA 工具，这些工具不仅可以提供准确的 QoR，还可以与 TSMC 的先进工艺技术无缝集成。

 

多晶粒、3DIC 和多物理场设计的重要性

 

随着半导体技术超越了摩尔定律的传统限制，多晶粒设计和 3DIC 已成为提高性能和密度的关键。这些技术允许将多个芯片（每个芯片都有自己的特殊功能）堆叠或并排放置在单个封装中。然而，这些晶片的集成（尤其是将电子 IC 与光子 IC 相结合时）会带来重大的设计挑战。

 

多晶粒设计中最紧迫的问题之一是热管理。由于多个发热芯片被放置在很近的位置，过热的风险会增加，这可能会降低性能并缩短芯片的使用寿命。此外，电磁干扰 （EMI）、信号完整性和配电也带来了设计人员在早期开发阶段必须考虑的进一步挑战。

 

这就是多物理场分析发挥关键作用的地方。多物理场分析是评估不同物理现象（如散热、机械应力和电信号）如何在芯片封装内相互交互的过程。如果不了解这些相互作用，设计可靠且高效的多晶粒系统几乎是不可能的。

 

Synopsys 应对多晶粒和 3DIC 挑战的解决方案

 

Synopsys 通过其 AI 驱动的解决方案处于应对这些挑战的最前沿，其中许多解决方案已在 TSMC OIP 生态系统论坛期间更新或推出。这些工具专为解决多晶粒设计和 3DIC 的复杂性而设计，其中早期分析和优化对于成功至关重要。

 

具有 Synopsys.ai 的 AI 驱动型 EDA

 

最重要的更新之一来自 Synopsys.ai，它现在针对 TSMC 的 N2 工艺技术进行了优化。该套件允许设计人员利用 AI 来提高设计效率，并缩短将设计转移到生产所需的时间。通过将 AI 整合到设计流程中，Synopsys.ai 可帮助工程师浏览大量潜在的设计配置，确保为性能、能效和热管理选择最佳解决方案。

 

联发科技公司副总裁 Ching San Wu 在 Synopsys 的新闻稿中表示：“Synopsys 经过认证的 Custom Compiler 和 PrimeSim 解决方案提供了性能和生产力提升，使我们的设计人员能够满足台积电 N2 工艺上高性能模拟设计的芯片需求。扩大与 Synopsys 的合作，使我们能够充分利用其 AI 驱动流程的潜力，加速我们的设计迁移和优化工作，改进向多个垂直领域交付我们行业领先的 SoC 所需的流程。

 

用于多晶片系统的 3DIC 编译器和 3DSO.ai

 

这些工具使设计人员能够在设计过程的早期进行多物理场分析，这对于优化多晶粒系统中的热和电源管理、信号完整性和机械稳定性至关重要。通过在流程的早期识别潜在问题（如热点或信号衰减），设计人员可以在开发后期进行明智的调整，从而避免代价高昂的重新设计。

 

3DSO.ai 利用 AI 来分析复杂的多晶粒配置，使工程师能够在使用传统方法所需时间的一小部分内测试各种潜在场景。随着设计变得越来越复杂，芯片的堆叠、互连和冷却方式有数以万计的可能组合，因此此功能至关重要。

 

经TSMC认证的 Synopsys 3DIC Compiler 与 TSMC 的 SoIC 和 CoWoS 技术的兼容性进一步巩固了其作为多晶粒设计领先平台的地位。这确保了设计架构和规划、设计实现和签核团队之间的无缝协作，从而为尖端应用程序实现高效的 3DIC 开发。

 

这些技术对于在 3DIC 系统中实现裸片的异构集成至关重要，这有助于克服传统的扩展挑战，例如热管理和信号完整性。

 

作为演示工具，Synopsys 最近成功实现了一款测试芯片的流片，该芯片采用台积电的 CoWoS 先进封装技术进行多晶片设计。该测试芯片利用了 TSMC 的 3DFabric 技术和 Synopsys 的多晶粒解决方案，包括经过硅验证的 UCIe IP、3DIC 编译器统一的探索到签核平台以及 3DSO.ai AI 驱动的优化解决方案。下图展示了 Synopsys 3DSO.ai 实现的系统分析和优化水平。该测试芯片展示了无与伦比的性能可靠性。

 

图：Synopsys 3DSO.ai AI 支持的系统分析和优化

 

通过背面电源创新优化供电

 

通过台积电的 A16 工艺引入的新的背面供电功能代表了在确保多晶粒系统电源完整性方面的关键飞跃。通过芯片背面路由电源，正面为信号路由和晶体管布局提供了更多空间。这有助于降低能耗，同时增强信号完整性，确保万亿晶体管设计能够高效可靠地运行。

 

总结

 

Synopsys 在 TSMC OIP 生态系统论坛上发布的公告强调了多晶粒架构、3DIC 系统和多物理场分析在半导体设计中日益增长的重要性。借助新的 AI 驱动工具和对现有解决方案的关键更新，Synopsys 正在帮助工程师克服万亿晶体管设计和多晶粒集成带来的复杂挑战。

 

通过利用 Synopsys 的高级 EDA 工具、平台和 IP，工程师现在可以在设计过程的最早阶段解决关键问题，如热管理、信号完整性和配电。这种主动的方法不仅可以提高设计效率，还可以确保最终产品满足 AI、HPC 和其他下一代应用的严格性能要求。