01引言：先進(jìn)封裝設(shè)計的破局之路

隨著“后摩爾時代”的到來，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。通過異構(gòu)集成將不同的芯片模塊化組合，依托2.5D/3D封裝實現(xiàn)高帶寬互連與低功耗協(xié)同，推動從芯片到系統(tǒng)級的性能飛躍。這為半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展帶來重大機遇，也對傳統(tǒng)設(shè)計方法構(gòu)成全新挑戰(zhàn)。在實際設(shè)計中，您是否正面臨以下問題？

1先進(jìn)封裝設(shè)計困境

芯片間互聯(lián)數(shù)量呈指數(shù)級增長，從芯片經(jīng)通孔/Bump至基板的連線可達(dá)十幾萬根。手動布線作業(yè)量大，不僅耗時費力，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，傳統(tǒng)版圖工具存在響應(yīng)遲緩、操作卡頓等問題，直接影響設(shè)計效率。

3低效DFM需求處理困擾

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

4繁瑣的驗證流程

設(shè)計完成后，DRC/LVS 等物理驗證流程復(fù)雜，需多次迭代，耗費大量時間與精力，延長項目周期。

針對上述痛點，解決方案已正式推出。華大九天先進(jìn)封裝版圖設(shè)計解決方案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)計核心問題，顯著提升設(shè)計效率，推動先進(jìn)封裝設(shè)計進(jìn)入新階段！

02什么是Empyrean Storm？

Empyrean Storm是一款專為先進(jìn)封裝設(shè)計打造的具備自動布線與物理驗證的版圖平臺。它支持跨工藝封裝版圖數(shù)據(jù)導(dǎo)入與設(shè)計編輯，深度適配當(dāng)下主流的硅基（Silicon Interposer）以及有機轉(zhuǎn)接板（Organic RDL）工藝，可實現(xiàn) HBM和UCIe等通訊協(xié)議多芯片的大規(guī)模自動布線；同時能夠完成Dummy填充等保障量產(chǎn)的DFM版圖后處理，更是內(nèi)置無縫集成的跨工藝物理驗證Argus，通過DRC/LVS等檢查確保版圖的正確性。憑借上述強大功能，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，以高效的平臺性能為先進(jìn)封裝設(shè)計注入強勁動力，助力設(shè)計工作實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

核心亮點一：

強大智能的自動布線功能

傳統(tǒng)芯粒設(shè)計中，復(fù)雜布線是一大難點。以2.5D中介板（Interposer）的跨層布線為例，HBM2/2E/3高帶寬存儲器是面向高性能計算HPC、AI加速等場景的堆疊式DRAM技術(shù)，通過2.5D/3D集成提供超高帶寬（如HBM3可達(dá) 819GB/s），但需通過硅中介層與處理器/SoC互聯(lián)，布線密度高、信號完整性要求嚴(yán)苛。UCle通用芯?；ヂ?lián)接口標(biāo)準(zhǔn)，旨在實現(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)時序、阻抗匹配，手動優(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根高密度互連線，易導(dǎo)致串?dāng)_、時序違例等問題，而Storm搭載的智能化自動化布線引擎，可通過簡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，即可啟動自動布線。其核心能力包括：

硅基中介層自動布線：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）的自動布線任務(wù)，精準(zhǔn)規(guī)劃芯片間、晶圓級與裸片級混合互聯(lián)結(jié)構(gòu)，保障信號傳輸穩(wěn)定性。

有機中介層自動布線：通過優(yōu)化垂直互連通道布局實現(xiàn)全局RDL高效布線，同時具備能夠滿足約束條件的電源網(wǎng)絡(luò)（PDN）版圖的自動布線功能。同時，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。

核心亮點二：

為量產(chǎn)護航的DFM版圖后處理能力

設(shè)計的最終目標(biāo)是實現(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、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。

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

封裝測試結(jié)構(gòu)（Daisy Chain）模塊：可自動完成封裝測試結(jié)構(gòu)的連接與分析，能夠識別封裝中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Bypass鏈路，可精準(zhǔn)標(biāo)記異常路徑；對于 Loop鏈路，能清晰羅列關(guān)聯(lián)節(jié)點，幫助工程師在芯片封裝設(shè)計階段快速定位異常并排查問題，提升設(shè)計可靠性。

核心亮點三：

不止于布線與后處理，更是一站式設(shè)計平臺

Storm并非單一的布線與后處理工具，而是先進(jìn)封裝設(shè)計領(lǐng)域的綜合性平臺。其功能覆蓋設(shè)計全流程，可提升設(shè)計流暢度并推動流程優(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GDSII文件時，會出現(xiàn)同圖層覆蓋問題，導(dǎo)致無法區(qū)分Die1，Die2，在異構(gòu)集成場景中效率低下。Storm平臺可以支持多個GDSII/OASIS數(shù)據(jù)無損導(dǎo)入導(dǎo)出，創(chuàng)新性研發(fā)出針對封裝版圖的層次化（hierarchy）編輯設(shè)計功能，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。

實時分析與檢查：在沿用傳統(tǒng)2D操作習(xí)慣的基礎(chǔ)上，Storm平臺創(chuàng)新性地提供了多工藝節(jié)點跨芯片線網(wǎng)追蹤（Trace）功能，設(shè)計師通過點擊、拖拽等簡單操作，即可實現(xiàn)快速追蹤跨芯片關(guān)鍵線網(wǎng)走向，清晰呈現(xiàn)信號傳輸路徑，可在版圖繪制階段提前檢查信號連通性與短路風(fēng)險，推動設(shè)計左移。此外，平臺具備封裝測試結(jié)構(gòu)（Daisy Chain）異常檢查等功能，能在設(shè)計階段及時發(fā)現(xiàn)問題，降低后期修改成本。

無縫集成驗證工具：與華大九天物理驗證工具Empyrean Argus實現(xiàn)無縫集成，能夠提供快速的Online DRC以及開/短路檢查，也同時提供Signoff級別的DRC/LVS，覆蓋從設(shè)計到驗證的全流程，保障版圖正確性，縮短迭代周期，提升設(shè)計效率。

改版數(shù)據(jù)比對：通過同步視圖端口實現(xiàn)高效版本差異對比，借助雙版本同步透視可并列顯示改版前后的布局/GDS 視圖，自動高亮差異區(qū)域，支持跨工藝庫參數(shù)比對；點擊差異標(biāo)記可即時跳轉(zhuǎn)至對應(yīng)層級，實現(xiàn)變更點的快速識別與動態(tài)定位。

03Empyrean Storm 平臺帶來的價值

華大九天版圖設(shè)計解決方案Empyrean Storm平臺在先進(jìn)封裝設(shè)計中優(yōu)勢顯著。

例如，在處理HBM2/2E/3與UCle等高速接口時，傳統(tǒng)工具需耗時約兩三月、60-90天之久，而Storm的自動布線引擎可在15天內(nèi)完成IO數(shù)量高達(dá)200K的Micro-bumps與TSV跨層走線。該平臺能高效處理TSV布線、微凸點（Microbumps）連接及BGA球柵陣列布局，同時支持中介層+基板的物理驗證，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，自動布線功能僅需10分鐘即可完成1次設(shè)計迭代，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)計瓶頸，效率提升1-2個月”。

04結(jié)語

在先進(jìn)封裝設(shè)計這一兼具機遇與挑戰(zhàn)的前沿領(lǐng)域，若持續(xù)使用落后設(shè)計工具，將直接影響效率提升與創(chuàng)新突破。Empyrean Storm 憑借卓越的自動布線核心引擎、一站式設(shè)計平臺的全面功能，以及保障量產(chǎn)的DFM特性，已成為頂尖設(shè)計公司的主流選擇。目前，多家大型設(shè)計公司已通過 Storm 完成完整的先進(jìn)封裝版圖設(shè)計并成功流片，其強大的版圖處理能力也被眾多封測 OSAT 廠商納入標(biāo)準(zhǔn)流片TO（Tapeout流片）流程。風(fēng)暴來襲，借助 Storm 平臺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)新賽道上提升競爭力，重塑全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)格局。

北京華大九天科技股份有限公司（簡稱“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)計平臺EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設(shè)計EDA工具、晶圓制造EDA工具、先進(jìn)封裝設(shè)計EDA工具和3DIC設(shè)計EDA工具等軟件及相關(guān)技術(shù)服務(wù)。其中，全定制設(shè)計平臺EDA工具系統(tǒng)包括模擬電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)、存儲電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)、射頻電路設(shè)計全流程EDA工具系統(tǒng)和平板顯示電路設(shè)計全流程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、制造及封裝領(lǐng)域。

華大九天總部位于北京，在南京、成都、深圳、上海、香港、廣州、北京亦莊、西安和天津等地設(shè)有全資子公司，在武漢、廈門、蘇州等地設(shè)有分支機構(gòu)。