功率器件EDA解决方案
贯穿芯片-模组-系统三个关键层级，解决电气性能、热管理和可靠性等核心问题
行业概述
近年来，新能源汽车、数据中心、可再生能源、5G通信和高性能计算等新兴产业的蓬勃发展，正深刻重塑全球功率电子市场格局。作为实现电能“转换、调节与传输”的关键器件，功率器件被誉为“电子系统的发动机”，贯穿电能从发电侧到负载侧的完整链路，在新能源汽车驱动电机与充电设施、数据中心服务器电源管理、消费电子快充等应用中发挥着不可替代的作用。
随着功率需求不断攀升，传统硅基功率器件在耐压能力、开关速度及散热效率等方面逐渐逼近物理极限，行业正加速向第三代半导体材料（如碳化硅SiC、氮化镓GaN）迁移。这些新材料能够在更高电压、更高频率和更高温度下稳定工作，显著提升能效比与功率密度，为高性能、高可靠性功率应用带来新的发展机遇，同时也对功率器件设计、封装、热管理及系统协同提出了更高要求。
在材料体系与系统架构的更迭背景下，传统 EDA 设计面临新的挑战：
1. 芯片层面，碳化硅、氮化镓等第三代半导体器件在高频、高压条件下工作时，寄生电感、电容等效应对电路性能影响显著放大，传统工具的模型精度不足，难以及时捕捉高速开关带来的电磁干扰与损耗变化；
2. 封装层面，随着功率密度持续提升，器件内部与封装之间的热通道显著收紧，使散热与温度控制变得更加困难。同时，不同材料间的热膨胀系数差异，在长期功率循环中，容易引发结构应力累积、焊点疲劳和封装开裂，传统热分析与力学分析割裂的流程，难以有效评估此类耦合问题；
3. 系统层面，在模组与板卡集成中，电磁、热、应力等多物理场高度耦合，系统布局、散热策略、供电网络设计等均会反向影响器件的实际性能与寿命。如果仍依赖传统单点优化或局部仿真优化，设计初期很难兼顾性能、可靠性与成本、效率的平衡。
面对上述挑战，芯和半导体推出了面向功率器件的系统级EDA解决方案，将仿真能力贯穿“片内-模组-系统”三个关键层级。通过一体化的多物理场建模体系，帮助客户在设计初期评估电气性能、热管理和可靠性等风险，实现跨层级协同优化，能显著缩短研发周期并降低多轮验证成本。
解决方案
产品及功能亮点
封装模组设计
• 针对功率芯片封装模组
• 支持 AI 赋能的原理图和版图设计
模组低频电磁分析
• 针对功率芯片模组的直流分析和涡流分析方面优势明显
• 可快速定位高电流路径热点
封装模组参数提取
• 针对功率器件及其封装互连结构的电感、电容、电阻等寄生效应进行精确建模
• 支持从芯片级到模组级的多尺度建模需求，确保电路仿真与实测性能高度一致
封装模组多物理场仿真
• 面向封装与功率模组的多物理场仿真平台
• 支持电-热-应力的耦合分析
• 可评估功率瞬态变化、热分布、结构应力位移等长期可靠性问题，帮助客户在设计阶段优化封装结构与材料选择
系统级流体分析
• 系统级流体热分析仿真平台，可模拟空气冷却、液冷等多种散热方案在板卡及机柜层面的热分布与流体特性
• 支持数据中心、汽车电驱动系统等对热管理要求极高的场景
设计场景
电源网络功耗分析（Janus）
IGBT模块直流分析（X3D）
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