技术资讯 I 基于芯粒(小晶片)的架构掀起汽车设计革命

随着汽车行业快速增长，全球芯片市场对高性能芯片的需求大幅上涨。这一增长主要源于高级驾驶辅助系统 (ADAS)、电动汽车 (EV) 和智能网联汽车的普及。这些技术需要快速数据处理、增强传感器融合以及更优的通信能力的支持，以提升车辆性能、舒适性和安全性。芯片行业的关键进展之一是芯粒(小晶片)技术的横空出世。芯粒(小晶片)具有灵活、可扩展且经济高效的特点，能将多种技术集成到一块芯片上。这种集成显著提升了汽车的性能，同时降低了复杂度。例如，瑞萨电子已在其新一代汽车 SoC 中使用芯粒(小晶片)，这表明该技术在汽车领域日益普及。

芯粒(小晶片)技术的一大显著优势在于其出色的适应性。与传统单片式设计不同，芯粒(小晶片)采用模块化方案，使制造商能够无缝集成各类专用功能。这种覆盖车辆全生命周期的适应性让 OEM 能够构建稳健而灵活的电子架构。传统定制芯片的设计和制造需要耗费大量时间与成本，单次流片就需要耗费数月时间及数百万美元的投入。通过紧密集成芯粒(小晶片)，无需进一步缩小晶体管尺寸即可构建性能强大的系统；在成本与功耗对利基市场服务商构成严峻挑战的行业中，芯粒(小晶片)平台提供了一种突破性的解决方案。

汽车行业的企业正在想方设法通过提供差异化功能（如增强的安全性和高级娱乐选项与技术）在竞争中脱颖而出，从而满足市场需求，并最大限度缩短产品上市时间。我们正在迎来一个更加互联、以先进技术为主导的世界，汽车行业正顺应这一趋势，而芯粒(小晶片)技术在这一进程中发挥着重要作用。

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集成化设计与分析解决方案

芯粒(小晶片)设计在一个封装中集成了多个裸片，这种高效的分区逻辑完美契合当前最先进的封装制造工艺。构建封装解决方案需要将所有硅片与外界隔离保护，并实现电源与信号的高效连接。高级封装与芯粒(小晶片)设计的进步主要由 PCB 领域的传统外包封装测试 (OSAT) 厂商推动。晶圆代工厂也在开发自有的品牌和先进封装技术，以满足市场不断变化的需求。

在谈及3D 封装与芯粒(小晶片)设计时，理解二者的区别至关重要。3D 封装采用独立设计的架构，具有清晰的接口和抽象的轮廓，通过凸块及与这些凸块的连接来实现封装。相比之下，硅片的 3D 堆叠需将单个 RTL 分割到两个独立晶圆上，这对门级分区与工艺仿真提出了严峻挑战。

封装技术已成为半导体设计不可或缺的组成部分，而不再是事后才考虑的环节。采用不同技术的先进多芯粒(小晶片)与多裸片封装趋势，正在为产品创造附加价值。这使得企业能够构建具有市场竞争力的卓越解决方案，通过先进封装技术提供更多卖点。但封装生态系统面临的挑战与硅片领域截然不同。在硅片领域，5 纳米制程设计套件 (PDK) 已明确可用。但在封装环节，与晶圆厂合作开发组装设计套件至关重要。

下一个挑战是现成的芯粒(小晶片)。目前尚未形成可购买特定功能芯粒(小晶片)的规模化市场。业界正积极联合多家 IP 供应商与企业，推进可公开销售的芯粒(小晶片)设计。其核心理念是：从供应商 A 与 B 处采购芯粒(小晶片)后，只需通过 UCIe 等标准化接口或线束连接，即可实现一致的互联通信。标准化进程正在进行中，当前面临的挑战是如何协调不同技术与标准，以构建如此复杂的系统。

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芯粒(小晶片) 3D 集成技术

挑战与全方位解决方案

基于芯粒(小晶片)的系统设计带来了超越单一结构考量的复杂性。处理系统级任务需要运用电子设计自动化 (EDA) 工具进行热分析、信号完整性、电源完整性分析以及物理连接对准。

Cadence 是提供 IC、SiP/MCM、PCB 及系统分析工具的全方位解决方案供应商。

Integrity 3D-IC 平台

Cadence Integrity 3D-IC 平台将不同的设计平台与工具整合到一个解决?案之中，该平台有效促进了 IC 与封装设计?员跨?具、跨平台的协同?作。支持大容量的设计，可以帮助系统设计师规划、实现和分析具有各种封装风格（2.5D 或 3D）的任何类型的堆叠芯片系统。提供业界首个集成化系统和 SoC 级解决方案，利用系统分析技术与 Cadence 的 Virtuoso 和 Allegro X 模拟和封装实现环境进行协同设计。