引言：先進封裝設計的破局之路

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。這為半導體技術(shù)發(fā)展帶來重大機遇，也對傳統(tǒng)設計方法構(gòu)成全新挑戰(zhàn)。在實際設計中，您是否正面臨以下問題？

1、先進封裝設計困境

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，還易因線路復雜導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)版圖工具存在響應遲緩、操作卡頓等問題，直接影響設計效率。

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

設計完成后，DRC/LVS 等物理驗證流程復雜，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。華大九天先進封裝版圖設計解決方案Empyrean Storm?，作為一款具備革新意義的 EDA 工具，可直擊傳統(tǒng)封裝設計核心問題，顯著提升設計效率，推動先進封裝設計進入新階段！

什么是Empyrean Storm?？

Empyrean Storm?是一款專為先進封裝設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)導入與設計編輯，深度適配當下主流的硅基（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)布線和復雜的Layout需求，以高效的平臺性能為先進封裝設計注入強勁動力，助力設計工作實現(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)芯粒設計中，復雜布線是一大難點。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 819GB/s），但需通過硅中介層與處理器/SoC互聯(lián)，布線密度高、信號完整性要求嚴苛。UCle通用芯?；ヂ?lián)接口標準，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，易導致串擾、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，精準規(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（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，能夠精準匹配客戶工藝標準，確保布線效率與準確性。

核心亮點二：為量產(chǎn)護航的DFM版圖后處理能力

設計的最終目標是實現(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，為焊盤和過孔精準添加淚滴，從而增強連接的可靠性，降低線路斷裂風險，進而提升產(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，可精準標記異常路徑；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計階段快速定位異常并排查問題，提升設計可靠性。

核心亮點三：不止于布線與后處理，更是一站式設計平臺

Storm并非單一的布線與后處理工具，而是先進封裝設計領(lǐng)域的綜合性平臺。其功能覆蓋設計全流程，可提升設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工具在導入多個GDSII文件時，會出現(xiàn)同圖層覆蓋問題，導致無法區(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)無損導入導出，創(chuàng)新性研發(fā)出針對封裝版圖的層次化（hierarchy）編輯設計功能，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險，推動設計左移。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，覆蓋從設計到驗證的全流程，保障版圖正確性，縮短迭代周期，提升設計效率。

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；點擊差異標記可即時跳轉(zhuǎn)至對應層級，實現(xiàn)變更點的快速識別與動態(tài)定位。

Empyrean Storm? 平臺帶來的價值

華大九天版圖設計解決方案Empyrean Storm平臺在先進封裝設計中優(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設置后，自動布線功能僅需10分鐘即可完成1次設計迭代，顯著提升了反復修改的效率：“Storm有效解決了先進封裝的設計瓶頸，效率提升1-2個月”。

結(jié)語

在先進封裝設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，已成為頂尖設計公司的主流選擇。目前，多家大型設計公司已通過 Storm 完成完整的先進封裝版圖設計并成功流片，其強大的版圖處理能力也被眾多封測 OSAT 廠商納入標準流片TO（Tapeout流片）流程。風暴來襲，借助 Storm 平臺的全方位功能為集成電路產(chǎn)業(yè)賦能，在先進封裝創(chuàng)新賽道上提升競爭力，重塑全球半導體產(chǎn)業(yè)格局。

關(guān)于我們

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)服務業(yè)務，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)品包括全定制設計平臺EDA工具系統(tǒng)、數(shù)字電路設計EDA工具、晶圓制造EDA工具、先進封裝設計EDA工具和3DIC設計EDA工具等軟件及相關(guān)技術(shù)服務。其中，全定制設計平臺EDA工具系統(tǒng)包括模擬電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)、存儲電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)、射頻電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)和平板顯示電路設計全流程EDA工具系統(tǒng)；技術(shù)服務主要包括基礎(chǔ)IP、晶圓制造工程服務及其他相關(guān)服務。產(chǎn)品和服務主要應用于集成電路設計、制造及封裝領(lǐng)域。

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