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华大九天:自主EDA发展之路——化合物半导体解决方案

2021-09-15 赵明灿 阅读:
9月15日,在由临港集团主办、ASPENCORE承办的第二届中国(上海)自贸区临港新片区半导体产业发展高峰论坛上,北京华大九天科技股份有限公司董事长刘伟平通过视频方式分享了“自主EDA发展之路——化合物半导体解决方案”的主题演讲。

9月15日,在由临港集团主办、ASPENCORE承办的第二届中国(上海)自贸区临港新片区半导体产业发展高峰论坛上,北京华大九天科技股份有限公司董事长刘伟平通过视频方式分享了“自主EDA发展之路——化合物半导体解决方案”的主题演讲。qakednc

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化合物半导体三大应用

他首先介绍了化合物半导体的设计需求。化合物半导体的应用主要在三大领域:光电领域(半导体显示、照明、光通信等)、微波射频(移动通信、导航、雷达及空间通信等)、电力电子(新能源汽车、风力/光伏发电、智能电网、高铁等)。qakednc

从2020年以前的市场趋势来看,化合物半导体相关电路在应用方面成长非常迅速,如下图所示。qakednc

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化合物半导体电路的基本设计流程

然后,刘伟平介绍了化合物半导体在这三个应用方向电路设计的基本需求。qakednc

他谈道:“首先在大功率IC设计方向,大功率IC设计实际上属于模拟电路设计,它和普通的硅基设计相比,最大的区别在两个方面:1.器件模型方面,具有更复杂、更丰富的器件类型和器件参数;2.可靠性方面,有特殊的需求——大电流、高电压的大功率器件的可靠性要求和普通器件是不一样的,所以在可靠性方面需要一些特殊分析手段。”qakednc

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其次是射频IC设计,其设计流程也类似于模拟电路设计。同样地,它在器件模型方面有一些特殊需求。另外,在电路仿真方面,它具有对射频信号进行仿真的需求。同时,它在电路生成和参数方面也有自动优化的需要。这是与模拟电路设计具有一定差异之处。qakednc

最后是新型光电显示,特别是在基于MicroLED的平板显示方面,相关的电路设计有一些特殊需求。“化合物半导体在器件建模方面跟传统的TFT液晶和OLED有所不同,在光电器件建模上有一些特殊需求。另外,还有些光学仿真的要求,也就是MicroLED的发光仿真怎么来实现。”qakednc

除了器件和光学的特殊性以外,在新型光电显示方面,还有一些异形或特殊结构的版图设计。还有一些和传统的规则版图设计不一样的特殊物理验证规则。最后还有一些可靠性分析的问题,特别是多物理场可靠性分析的需求。qakednc

化合物半导体电路设计的新挑战

总的来说,化合物半导体电路设计有五个方面的新挑战:qakednc

  1. 器件模型多样化——包括器件有多种类型,也包括单个器件中可能有更复杂参数的需要。
  2. 器件模型不连续——因为器件更为复杂,所以在给器件建模时会出现参数/函数不连续的现象。这就会给电路仿真的收敛性方面带来很大挑战。
  3. 版图几何形状复杂。
  4. 可靠性分析要求高。
  5. 设计需求个性化强。

华大九天解决方案

针对上述化合物半导体的设计需求,华大九天提供了面向化合物半导体三个应用领域的电路解决方案。qakednc

首先,面向器件的复杂性或丰富性,华大九天现在可提供一套完善的器件参数提取和建模工具。这套工具覆盖了上述三个应用领域,并提供了丰富的模型选择。qakednc

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面对器件的复杂性以及不连续性对仿真方面的影响,特别开发了电路仿真和光学仿真的技术,用于支持复杂模型以及模型中的复杂参数,如下所示。qakednc

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对于版图的复杂性,专门开发了一个名叫多样化的异形版图设计的技术。特别是对于新型的显示器件,其电路连线不是90°或45°的规则形状,甚至宽度都还有变化的任意形状的版图设计,该技术都可以保证。qakednc

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在可靠性方面,则特别提供了高精度的可靠性分析平台。qakednc

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最后是针对个性化设计需求提供丰富的用户定制功能开发。qakednc

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全流程EDA解决方案

针对上述几大化合物半导体电路设计的特殊需求,华大九天开发了相应的技术和工具,综合起来就构成了电力电子及微波射频全流程EDA解决方案:qakednc

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以及新型光电显示全流程EDA解决方案:qakednc

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这些EDA解决方案都已经有了成功的客户案例。比如客户A使用该解决方案进行电源管理芯片的设计,每年tape out的芯片种类达几百种,数量达几十亿颗。客户B在光电显示半导体领域,LCD和OLED产品的应用已非常成功,现在正在合作开发基于miniLED和microLED技术的新型面板解决方案。qakednc

华大九天简介

大家知道,华大九天正在走上市流程,下面是华大九天的基本情况介绍。qakednc

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华大九天目前所提供的产品或者服务主要包括两个方面。qakednc

第一,在EDA方面:qakednc

  1. 主要提供模拟电路设计全流程EDA工具,并在此基础上做了电力电子和射频方面的扩展,形成了今天面向化合物半导体的解决方案。
  2. 在数字电路设计方面也提供了EDA工具。现在已经在数字电路的性能和功耗优化方面做了很多工作,并得到客户认可。
  3. 平板显示电路设计全流程EDA工具。
  4. 晶圆制造方面也有EDA工具,可为产线提供支撑。特别是在设计和晶圆制造结合的领域,可以提供完整的解决方案,包括建模、建库、PDK、版图分析和集成的工具。

第二,除了EDA工具是其主要业务方向以外,华大九天还提供基于EDA业务所做的一些服务,特别是面向晶圆制造所做的工程服务,例如上述建模、建库和PDK的工具,来做建模服务、建库服务以及PDK开发服务。qakednc

至于华大九天目前的能力,其人员和业务规模占到了整个国产EDA领域的半壁江山。现已实现商业化产品20余种,服务全球众多半导体客户。并与行业头部企业形成紧密战略合作关系。qakednc

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华大九天现有多个EDA工具及技术处于国际领先地位:qakednc

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面向未来,华大九天还会继续在一些新的领域开拓一些新的技术和新的工具。比如,面向新的工艺,现在已有很多工具做到了7nm,未来面向5nm和3nm还要进一步进行跟踪,而为其提供技术储备。新的设计方法,比如面向chiplet的设计方法,对于EDA工具也会有一些新的需求。在光电融合的新方向上,光电集成也会需要新的技术和EDA工具来支持。qakednc

最后来看一下上海华大九天平台的介绍。这个平台的定位是该公司在全球业务的运营中心。qakednc

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责编:赵明灿;校对:Demiqakednc

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赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
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