集成電路設計與自動化的案例
中國集成電路設計業2017年會暨北京集成電路產業創新發展高峰論壇
“中國集成電路設計業2017年會暨北京集成電路產業創新發展高峰論壇”于2017年11月16日-17日在北京稻香湖景酒店隆重召開。歡迎光臨ANSYS 27號展位技術交流、現場抽獎。
集成電路器件與設計的橋梁
主要研究方向為模擬射頻集成電路：適用于5/6G毫米波通信的相控陣收發機芯片、鎖相環PLL芯片、毫米波功率放大器芯片、77GHz FMCW 雷達芯片、高速有線通信芯片、新型MoS2芯片設計等。
集成電路通常采用一定的工藝，把一個電路中所需的晶體管、電阻、電容和電感等元件及布線互連一起，制作在半導體襯底中。無論新型的二維芯片還是目前傳統的硅工藝芯片，其芯片的設計的主要目的仍然是實現特定的功能。從集成電路器件到芯片的設計中間的橋梁就是定制的模型和特定的拓撲結構。
本次以目前兩個熱門的題目為例說明，首先新型的神經網絡芯片。基于傳統的硅工藝神經網絡芯片需要大量的乘法和加法單元實現卷積的運算，如何實現低功耗高速的卷積運算是其中的核心問題，此外神經網絡的輸入通常為傳感器的數據。傳感器芯片和神經網絡芯片之間通常需要接口，大量的數據通過接口傳遞會消耗大量的功耗和芯片的面積。實現傳感和神經運算的結合是未來發展的重要方向，也是擬神經計算的關鍵。二維器件具有光、電、磁、氣體等感應，基于二維器件實現傳感是較為容易，但是基于二維的器件實現神經網絡運算并不簡單。相比于基于二維神經單元，通過軟件實現神經網絡而言，二維芯片實現神經網絡并且集成前向傳播網絡芯片更具應用價值。如何實現？首先是器件的建模，器件的建模打破了傳統二維芯片通過實驗迭代的方式優化電路，而是通過仿真不斷優化器件，從而實現快速高質量電路。
對于目前的5G和6G通信，毫米波芯片是傳輸的關鍵。對于毫米波電路而言，最為困難仍然是器件建模，隨著頻率的升高，傳統的模型已經無法支撐高頻電路的設計。
展開 集成式設計、建造自動化、模塊化設計、ETO、設計流程同步......
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</div><p><br></p><p><strong>02</strong></p><p><strong>快速進行定制解決方案工程設計</strong></p><p>在設計大型能源資本資產，例如燃氣輪機、發電機廠或化工廠的專用設備時，ETO請求通常會造成混亂和壓力，而每項資產都是獨一無二的，存在未知因素，工程師難以為銷售和制造成本估算和詳細文檔，該過程需數周數月時間，會導致交貨延遲。</p><p><strong>通過自動化設計規則和流程探索下一代建造</strong></p><p>通過在建造中利用自動化，工程師可以構建下一代資本資產設計的未來。集成式設計和配置解決方案可以通過以下方式幫助推動業務成果、可持續性和創新：</p><p>? 多學科設計和重用</p><p>?高級設計自動化</p><p>? 系統驅動型設計</p><div contenteditable="false" width="100%">
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展開 數字電路集成設計
答：（1）設計工具與設計方法。隨著集成電路復雜程度的不斷提高，單個芯片容納器件的數量急劇增加，其設計工具也由最初的手工繪制轉為計算機輔助設計（CAD），相應的設計工具根據市場需求迅速發展，出現了專門的EDA工具供應商。目前，EDA主要市場份額為美國的Cadence、Synopsys和Mentor等少數企業所壟斷。中國華大集成電路設計中心是國內唯一一家EDA開發和產品供應商。
（2）制造工藝與相關設備。集成電路加工制造是一項與專用設備密切相關的技術，俗稱“一代設備，一代工藝，一代產品”。在集成電路制造技術中，最關鍵的是薄膜生成技術和光刻技術。光刻技術的主要設備是曝光機和刻蝕機，目前在130nm的節點是以193nmDUV（Deep Ultraviolet Lithography）或是以光學延展的248nmDUV為主要技術，而在l00nm的節點上則有多種選擇：157nm DIJV、光學延展的193nm DLV和NGL.在70nm的節點則使用光學延展的157nm DIJV技術或者選擇NGL技術。到了35nm的節點范圍以下，將是NGL所主宰的時代，需要在EUV和EPL之間做出選擇。此外，作為新一代的光刻技術，X射線和離子投影光刻技術也在研究之中。
（3）測試。由于系統芯片（SoC）的測試成本幾乎占芯片成本的一半，因此未來集成電路測試面臨的最大挑戰是如何降低測試成本。結構測試和內置自測試可大大縮短測試開發時間和降低測試費用。另一種降低測試成本的測試方式是采用基于故障的測試。在廣泛采用將不同的IP核集成在一起的情況下，還需解決時鐘異步測試問題。另一個要解決的問題是提高模擬電路的測試速度。
（4）封裝。電子產品向便攜式/小型化、網絡化和多媒體化方向發展的市場需求對電路組裝技術提出了苛刻需求，集成電路封裝技術正在朝以下方向發展：
①裸芯片技術。
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iSIGHT:世界領先的集成化、自動化、優化設計軟件
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iSIGHT是世界頂級的工程設計開發基礎的系統軟件，具有“軟件機器人”之稱。它能夠實現CADCAECAM以及PDM等各種操作系統的自動化和集成化，并為產品設計及開發提供最優化設計及穩健設計功能。
iSIGHT在加快產品進入市場、降低產品成本、提高產品質量等方面，每天都在取得令人矚目的突破。據美國市場調查公司Daratech權威統計，iSIGHT在過程集成和設計優化領域的全球市場占有率超過一半，已經成為航空、航天、汽車、兵器、船舶、電子、動力、機械、教育等領域首選的過程集成、設計優化和可靠性穩健性設計軟件。
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Engineous公司自1996年將iSIGHT軟件商業化以來，不斷投入巨額資金研發世界最先進的集成化、自動化、優化的“軟件機器人”技術，使其功能不斷完善滿足使用者需求。
展開 Lumerical光子集成電路光電元件設計
光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件。
隨著對帶寬、功效和靈敏度的需求不斷增長，需要尖端的仿真技術將器件模型與制造工藝及其完整的多物理場行為聯系起來。將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結合，實現支持 TCAD 的光子器件仿真，為設計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準確地預測、分析和優化光電器件的行為。
工作流概述
光子集成電路 (PIC) 的光電元件設計始于對物理結構和摻雜分布的精確建模，這些結構和摻雜分布定義了器件的光學和電學行為。目標是創建一個能夠反映制造后的器件的物理模型。設計流程從制造工藝的輸入開始：材料和掩模圖案與蝕刻、注入、退火和生長條件相結合。雖然結構的幾何 CAD 模型可以作為早期設計探索的起點，但使用 Silvaco Victory Process 進行工藝仿真對于建立制造步驟和最終物理結構之間的聯系是必不可少的。圖 1 說明了使用 Victory Process 輸入進行光子器件仿真的工作流程。
圖 1. Ansys Lumerical 光子器件仿真工作流程，其中采用 Silvaco Victory Process 的 TCAD 輸入
幾何效應（例如受蝕刻影響的側壁角度和共形沉積的層界面）對于精確仿真光傳播非常重要 [1]。
展開 集成電路如何破局，EDA設計優化是重要手段
來源 | 本文為安世亞太原創作品，上海安世亞太授權轉載
前言
EDA是處于集成電路產業鏈最上游的一環，是數字經濟的支點。隨著集成電路工藝技術的更新升級，行業壁壘也越來越高。摩爾定律在半導體行業發展中引導了半個多世紀，但隨著制程節點進入10納米之后，單純依靠提升工藝來壓縮尺寸擴展晶體數量的方法已無法充分滿足發展需求。芯片性能提升將更多需要依靠電路設計及算法優化等技術手段來加強補足，這也促使EDA領域的設計模式亟待突破性攻關。
快速設計優化技術
EDA領域的快速設計優化技術主要分為快速設計和設計優化兩條支線。
快速設計技術適用于在具備成熟的設計經驗、豐富的設計資源基礎上，通過繼承復用的方式建立新的設計。
設計優化技術是以仿真評估及優化算法為基礎，對設計模型進行選型及參數調整，實現性能最優化設計。
通過對設計資源的積累、快速設計和設計優化的功能集成、綜合考慮不同設計階段的模型構建和應用方式，即可形成綜合設計仿真應用場景，提供多層級建模和仿真交互應用模式，支撐多階段模型迭代和優化設計過程。
多維度模型封裝
EDA設計對象為電子產品，小到芯片/封裝，大到模塊/系統，首先需滿足電氣性能要求。性能要求的設計和確認通常采用算法求解及設備測試等手段，在設計中期可利用商用EDA工具進行仿真分析。在此基礎上，形成多層級、多維度的模型封裝方法，提供統一標準接口進行集成評估。
圖 1 多層級模型封裝示意
針對不同級別的模型，調用代理模型封裝方法或等效模型封裝方法，形成統一標準接口的仿真模型。由標準模型構建的系統鏈路，可以根據不同的應用場景調用多種求解工具進行仿真計算，完成鏈路的性能評估。
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EDA是處于集成電路產業鏈最上游的一環，是數字經濟的支點。隨著集成電路工藝技術的更新升級，行業壁壘也越來越高。摩爾定律在半導體行業發展中引導了半個多世紀，但隨著制程節點進入10納米之后，單純依靠提升工藝來壓縮尺寸擴展晶體數量的方法已無法充分滿足發展需求。芯片性能提升將更多需要依靠電路設計及算法優化等技術手段來加強補足，這也促使EDA領域的設計模式亟待突破性攻關。
快速設計優化技術
EDA領域的快速設計優化技術主要分為快速設計和設計優化兩條支線。10月19日-20日，安世亞太技術專家將在研討會與大家共同討論相關話題，文末查看參與方式。
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快速設計技術
適用于在具備成熟的設計經驗、豐富的設計資源基礎上，通過繼承復用的方式建立新的設計。
設計優化技術
是以仿真評估及優化算法為基礎，對設計模型進行選型及參數調整，實現性能最優化設計。
展開 Ansys Lumerical | 光子集成電路光電元件設計
光子集成電路 (PIC) 是眾多當前和下一代產品的關鍵支撐技術。PIC 將微電子領域常見的半導體材料和制造工藝與光的編碼、傳輸和檢測相結合，通過將帶寬與計算核心之間的距離拉近，改變了數據中心的通信方式，并加速了自動駕駛領域 LiDAR 和未來信息處理領域量子計算等新興應用的發展。
電子和光子之間的連接是通過能夠在光信道上編碼電信號，并將光轉換回電信號來恢復信息的器件實現的。在 PIC 中，電光調制器和光電探測器是實現這些轉換的基本光電元件。
隨著對帶寬、功效和靈敏度的需求不斷增長，需要尖端的仿真技術將器件模型與制造工藝及其完整的多物理場行為聯系起來。將 Silvaco Victory Process 與 Ansys Lumerical 軟件相結合，實現支持 TCAD 的光子器件仿真，為設計師和工程師提供了必要的工具，可以完整準確地預測、分析和優化光電器件的行為。
工作流概述
光子集成電路 (PIC) 的光電元件設計始于對物理結構和摻雜分布的精確建模，這些結構和摻雜分布定義了器件的光學和電學行為。目標是創建一個能夠反映制造后的器件的物理模型。設計流程從制造工藝的輸入開始：材料和掩模圖案與蝕刻、注入、退火和生長條件相結合。雖然結構的幾何 CAD 模型可以作為早期設計探索的起點，但使用 Silvaco Victory Process 進行工藝仿真對于建立制造步驟和最終物理結構之間的聯系是必不可少的。圖 1 說明了使用 Victory Process 輸入進行光子器件仿真的工作流程。
圖 1. Ansys Lumerical 光子器件仿真工作流程，其中采用 Silvaco Victory Process 的 TCAD 輸入
幾何效應（例如受蝕刻影響的側壁角度和共形沉積的層界面）對于精確仿真光傳播非常重要 [1]。
展開 先進集成電路技術展望
應引導中國大陸集成電路設計企業、制造企業、封測企業相互支持、協同合作，通過技術整合解決晶圓級三維堆疊技術及相關互連技術、電路的系統性集成設計等難題。在芯片級三維集成方面，需首先突破先進工藝技術難題，讓企業“有米下炊”、有芯粒可用；芯粒技術涉及芯片設計、制造、封裝、電子設計自動化（Electronic Design Automation, EDA）等多方面技術，所以要加強集成電路產業聯動性；此外，鼓勵企業和高校互動交流，加強跨界人才的培養，為芯粒技術培養更多新生力量。
（4）鼓勵研發集成電路新概念、新原理、新設計方法。集成電路里程碑式的技術突破一般是由高校、科研院所完成理論和實驗論證，并由企業實現產業化。而基于新概念、新原理、新設計方法的創新性工作，本身根植于集成電路現有體系，部分研究成果在短期內有望服務于產業化。所以，應重視基礎性研究，進一步強化國家科技重大專項、國家自然科學基金、省部級基金等項目對集成電路學科的支持力度，增大科研項目覆蓋面，多渠道大力支持集成電路技術的發展。
（5）積極引入其他學科的先進技術。該部分研究成果正處于前期研究階段甚至是概念探索階段，距離實際產業化還有一定距離，但是其中部分成果極有希望推動中國集成電路技術跨越式進步。
展開 培訓報名 | Ansys Lumerical光子集成電路PIC設計與仿真
尊敬的女士/先生，
誠摯地邀請您參加Ansys Lumerical舉辦的光子集成電路PIC全產品培訓。本次培訓將詳細介紹Ansys Lumerical產品在光子集成電路PIC領域的應用，包括器件級仿真（有源器件和無源器件），系統級仿真和緊湊模型庫（CML）的介紹，培訓內容將覆蓋器件和系統級仿真設計的案例演示，包括學員實際操作環節，本次培訓活動將為學員提供操作使用的License。期待您的參與！
報名 | Ansys Lumerical光子集成電路PIC Circuit 設計與仿真
溫馨提示：由于內容豐富，本場會議已由原計劃1小時延長至3小時，會議時段更新為：14:00 - 17:00
光子集成電路 (Photonic Integrated Circuit, PIC) 由于具備可實現高速光電轉換、高頻寬、低損耗等特性，并且可以大幅縮減模組尺寸及成本，是未來發展的關鍵技術。
Ansys Lumerical 為設計人員提供高性能光子仿真軟件，提供專門用于光子器件、電路和系統設計的模擬環境。針對PIC的應用，Lumerical提供包括光子有源器件，無源器件及circuit芯片級的完整解決方案。7月15日，Ansys 即將推出網絡研討會【Ansys Lumerical光子集成電路PIC Circuit 設計與仿真】。
本次培訓將以PIC Circuit設計作為范例，針對INTERCONNECT和CML Compiler產品作深入淺出的介紹 - 從演算法到實際范例演示，包括完整軟件的操作、分析及設計流程。
時間：7月15日（星期四），14:00-17:00
講師介紹：
陳奕豪博士
陳奕豪(Yi-Hao Chen)畢業于臺灣大學電機系，后于美國密西根大學電機研究所主修光學，研究奈米光學元件取得電機博士學位。他于2019年加入臺灣Lumerical，現為臺灣Ansys Lumerical應用工程師，主要負責亞太地區技術支持、協助客戶使用Lumerical產品進行研發工作。
展開 無錫濱湖發力集成電路設計 設立20億產業基金
作為現代信息社會的基石，集成電路在各行各業應用廣泛，江蘇無錫市也著力發展集成電路產業。7月27日，無錫濱湖區舉行集成電路設計產業重大項目簽約暨2018無錫太湖創“芯”峰會，無錫市與中國信息安全測評中心簽訂戰略合作協議，神威AI、中科芯創芯芯片、深圳天基通訊等15個項目同步簽約，涉及芯片設計應用及相關產業，總投資近20億元。
無錫市副市長高亞光介紹，無錫集成電路產業曾為南方微電子基地，并承擔“908”工程，為中國培養了一批微電子管理、技術和市場應用隊伍，規模居江蘇省和全國同類城市前列。歷經20余年發展，無錫集成電路已形成從設計、制造、封裝測試和其他的裝備等配套完善的產業鏈，其中，華宏、海力士二工廠等均落戶無錫。
據了解，目前僅無錫市濱湖區已聚集40余家集成電路設計相關企業，包括中科芯、卓勝微電子、華大國奇等一批具備一定規模的企業。截至2018年5月底，濱湖區21家集成電路列統企業規模以上工業產值18.3億元，同比增長30.6%。其中，高性能集成電路設計產業營業收入17.3億元，同比增長37.9%。橙芯微電子、新潔能和旭康微電子等重點企業發展迅速，同比增長均超50%。
為進一步補齊集成電路產業鏈，無錫市濱湖區還在蠡園開發區設立集成電路設計企業集聚區——蠡園開發區集成電路設計中心，打造集成電路設計基地。同時制定出臺了《濱湖區集成電路設計產業發展規劃(2018-2025)》，設立20億元集成電路設計產業發展基金。“我們將以‘招、投、扶’形式全方位、全系列地覆蓋集成電路設計企業。”無錫市濱湖區經信局局長鄭天羽表示，濱湖始終把集成電路設計產業作為推進新一代信息技術產業的重點優選產業，“有為政府”助推之手將在產業引育持續發力，促進集成電路設計產業的開拓創新、優化升級與融合發展。
展開 集成電路 | 華中科技大學成立未來技術學院和集成電路學院
來源 ：中國新聞網、長江日報
7月14日華中科技大學未來技術學院、集成電路學院7月14日在武漢同時揭牌成立，將著眼于新一輪科技革命和產業變革大勢，致力于培養相關領域創新型人才，推動產業發展。
華中科技大學未來技術學院是教育部2021年5月批準成立的首批12所未來技術學院之一，由中國科學院院士丁漢擔任院長。
丁漢表示，未來技術學院服務國家戰略需求，圍繞“大工程、大健康”承擔重大項目，依托武漢光電國家研究中心、國家數字化設計與制造創新中心等重大科研平臺，在智能制造、生物醫學成像、光電子芯片與系統、人工智能等未來核心關鍵技術上取得突破，支撐創新拔尖人才培養。
自1960年創辦半導體相關專業以來，華中科技大學先后獲批國家集成電路人才培養基地、國家示范性微電子學院、國家集成電路產教融合創新平臺，積累了雄厚的集成電路學科基礎。
據介紹，學院著眼于未來科學技術原創，瞄準國家未來發展的國之戰略重器，針對產業發展的邏輯體系凝練未來戰略方向，旨在建立以交叉研究為基礎的人才培養模式，促進教育鏈、人才鏈與產業鏈、創新鏈之間的有機融合，進而推動高校體制機制創新，落實未來科技創新領軍人才的前瞻性和戰略性培養。
展開 報名 | Ansys Lumerical光子集成電路PIC無源器件的設計與仿真培訓
光子集成電路 (Photonic Integrated Circuit，PIC) 由于具備可實現高速光電轉換、高頻寬、低損耗等特性，并且可以大幅縮減模組尺寸及成本，將是未來發展的關鍵技術。Ansys Lumerical 為設計人員提供高性能光子仿真軟件，提供專門用于光子器件、電路和系統設計的模擬環境。針對PIC的應用，Lumerical提供包括光子有源器件，無源器件及circuit芯片級的完整解決方案。
5月25日，Ansys Lumerical光子集成電路PIC無源器件的設計與仿真網絡培訓即將開始，培訓將以PIC無源器件設計作為范例，針對FDTD及MODE兩個產品作深入淺出的介紹，從演算法到實際范例演示，包括完整軟件的操作、分析及設計流程。歡迎報名參加，本次培訓人數限定20人，席位有限先到先得！
時間：5月25日（星期二），14:00-17:00
培訓日程：
講師介紹：
陳致豪
陳致豪(Chih-Hao Chen)，大學就讀于清華大學電機系，在臺灣大學光電工程研究所取得碩士學位。畢業后曾就職于顯示器產業，研究液晶光學以及液晶顯示器光學設計，有六年液晶顯示器的設計經驗。在2020年加入Ansys/Lumerical擔任應用工程師，熟悉FDTD和MODE仿真工具。主要負責亞太地區客戶的技術支持，幫助客戶排除問題以及實現仿真目標，同時也協助介紹和推廣公司產品，不定期參加或協助舉辦研討會，分享光學相關領域的產品應用實例。
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