作为全球领先的EDA工具供应商,西门子EDA旗下的Calibre系列产品占据其总营收的40%。在芯片设计的sign-off(签核)环节,该工具被超过90%的IC设计公司采用,市场份额预估超70%。若该产品断供,将对中国芯片行业产生深远影响。
01 那么,物理验证工具是什么?
物理验证工具作为确保设计图纸合规性、正确性的关键环节,主要包括:
DRC(设计规则检查)
其主要功能是检查版图能否在对应的工艺制程下制造来。例如,图形的线宽线距太细,超过了工艺极限,是无法被生成出来的。这很像建筑业的"施工规范",房屋的承重墙厚度、门窗的间距都需要符合安全标准才能稳固。
LVS(版图及原理图一致性检查)
其主要功能是从物理版图中,提取出所有器件及参数,互联网络,并与芯片设计的原理图数据进行一致性检查,保障芯片功能的正确性。就像建筑业的监工,需要核对建筑图纸与实际施工是否一致,对照设计图检查水电走线、房间布局是否正确,避免出现图纸是三居室被建成两居室,水电走线错误等问题。
DFM(可制造性设计)
其主要功能是在芯片能够被正确的制造出来的前提下,从良率和可靠性的角度出发来做版图的合理性检查和优化。例如,同一图层的图形密度分布不均匀,会导致芯片平整度不均,影响良率和可靠性,EDA工具需要检查出不均匀的区域,并合理的填充图形保持芯片平整度;特殊的图像组合模式,在量产时,因工艺波动容易形成缺陷等。就像楼房的墙体,钢筋密度局部过高,混凝土浇灌过程可能产生气泡,影响质量。
PERC(可编程式电汽规则检查)
其主要功能是检测物理版图中与电汽相关的可靠性问题,从而确保器件能够工作在正常、稳定的电学状态。例如,大量的芯片面临ESD问题导致芯片失效,较细的金属导线无法承受过载电流。就像对建筑物进行抗震应力分析,确保其内部结构在特定的场景下,受力均匀且在安全范围内,不会发生变形甚至倒塌。
02 那么,西门子Calibre垄断的原因是什么?
03 国产替代的突破与挑战
例如,在液晶面板领域,因制造和设计在同一公司,calibre并未借助产业分工形成垄断,华大九天的物理验证工具凭借技术和应用创新,形成了圆弧处理,伪错去重等大量特色解决方案,深得用户喜爱,已经占领中国95%以上的市场份额,成为了业界面板领域的signoff工具;
在泛模拟设计领域,深入挖掘设计需求,在电源管理芯片的高压可靠性检查覆盖率,存储芯片阵列层次处理与验证性能,射频定制规则等方面创新,助力数百亿颗芯片的量产;在新兴的chiplet应用领域,新应用带来新技术需求,华大九天抓住技术变革的时间窗口,与先进封装厂紧密合作,通过多芯片版图集成验证解决方案引领市场发展。
在数字设计领域,因先进工艺版图数据量大,设计规则多,calibre工具的性能不足,成为制约设计者做设计迭代的瓶颈。华大九天从性能上直面技术挑战,通过层次化与并行等算法创新,据息实现了2-5倍性能优势,在正面竞争中取得了技术性优势。
未来破解calibre和晶圆制造厂形成是生态垄断,华大九天投入大量人力与晶圆制造厂商合作,通过工具认证和设计规则文件开发建设自主生态。据息工具目前已经通过三星,TowerJazz,XFab等海外厂商的认证,国内几乎所有晶圆制造厂都在与华大九天合作,加速calibre设计工具和规则的迁移。
华大九天的物理验证产品线在功能对标齐全的前提下,已经从技术及应用层面都呈现出超越之势,在更多晶圆制造厂及设计公司的支持下,利用中国研发速度的优势,定将打破垄断,并通过技术优势,助力中国芯片产业发展。
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