DAC2025设计自动化大会将于2025年6月22-25日在美国旧金山隆重举行，届时芯和半导体将全新发布其EDA2025软件集。“DAC2025值得看”专题以系列报道的形式，分五期为您预告国产EDA发布的亮点，欢迎您关注。
第五期：芯和半导体多物理场仿真平台XEDS
在超算与数据中心、5G/6G通信基础设施、汽车电子等领域为了精准评估信号损耗、EMI及热特性，非常需要先进的电磁场与热仿真技术对其中的芯片、封装、电路板、线缆、连接器及天线等任意3D结构进行多物理场耦合分析。然而，该技术在发展的过程中，面临复杂3D结构建模效率低、电磁-热-流体-力多物理场联合仿真收敛困难，以及高频/高温下材料非线性特性等各种瓶颈。STCO集成多物理场协同仿真是目前被业界期待的突破思路，它采用智能参数化建模与降阶算法，可实现跨尺度性能优化，解决传统单点仿真导致的系统失衡问题。
市场需求
先进封装与异构集成
Chiplet/3D IC：
硅中介层（Interposer）和TSV中的电磁串扰（如HBM与逻辑die的信号完整性）+ 热堆积（3D堆叠下热阻非线性叠加）+ 微流体冷却（液冷通道设计）。
市场数据：Yole预测2027年2.5D/3D封装市场规模达$27亿，多物理场验证工具需求占比超30%。
高频高速电子系统
PCB/连接器：112G SerDes通道的介质损耗温升导致阻抗失配，需电磁-热协同优化。
天线集成：5G毫米波AiP（Antenna-in-Package）中热膨胀引发波束指向偏移，需电磁-热-结构耦合仿真。
高功率与可靠性场景
电动汽车高压线束：大电流焦耳热与空气/液冷散热的动态平衡（ISO 26262功能安全认证强制要求）。
数据中心电源模块：PCB铜箔电流密度超10A/mm²时的电-热-流体协同设计（避免热失控）。
面临挑战
多物理场耦合建模的本质难题
跨尺度耦合：
芯片级：纳米级晶体管自热效应→ 毫米级封装热传导的跨尺度问题。
线缆级：毫米级线径趋肤效应 → 整车级EMC仿真的网格兼容问题。
非线性交互：
材料参数动态漂移导致迭代发散。
多物理场仿真中的微小扰动引发系统性失控。
仿真流程的核心瓶颈
几何处理：
3D IC：TSV阵列+ 微凸点的跨尺度网格生成精度、效率、通用性难兼顾。
连接器：多接触对的电磁-接触电阻联合建模缺失。
计算效率：
矩阵求解复杂度：多物理场耦合方程生成的刚度矩阵呈现高维度、高稀疏性，传统迭代法求解效率低下。
内存占用爆炸：全波电磁仿真中，网格数超过2000万时，矩阵存储需求远超单节点内存容量，需分布式计算但通信开销陡增。
工具链切换繁琐与数据互通局限
物理场数据互通：电磁工具的表面电流分布 → 流体工具的体积热源转换误差过大。
设计-仿真断层：传统布局工具文件无法直接用于热应力分析，需手动重建几何，迭代周期延长。
芯和方案
芯和半导体多物理场仿真平台XEDS是2025年全新推出的包括电磁场与热分析在内的多物理仿真平台，包含了Hermes Layered、Hermes 3D、Hermes X3D和Hermes Transient四大电磁场仿真流程和Boreas热仿真流程，适用于芯片、封装、电路板、线缆、连接器和天线等任意3D结构的全系电磁场与热仿真。
高精度全波电磁仿真
Hermes Layered：基于3D FEM算法，专为2.5D多层结构优化，支持从DC至THz频段的版图级全波仿真，精准分析信号完整性、耦合效应及高频损耗。
Hermes 3D：基于同源3D FEM引擎，支持任意三维复杂建模（如天线、射频组件、封装互连等），提供宽频带电磁场分布与辐射特性仿真。
高效寄生参数提取
Hermes X3D：采用准静态矩量法，针对封装、触摸屏、功率器件等场景，实现RLGC寄生参数的快速提取，助力高密度互连设计与SI/PI分析。
大规模天线与电磁兼容仿真
Hermes Transient：基于时域FIT算法，支持超大规模天线阵列辐射仿真、EMI/EMC问题诊断（如近远场辐射、屏蔽效能），兼顾效率与精度。
多物理场热流耦合分析
Boreas：集成CFD流体仿真能力，覆盖自然散热、强制对流及流固耦合分析，支持层流/湍流模式，提供从芯片到系统级的稳态/瞬态温度场模拟，优化热管理方案。
自适应网格剖分：智能优化网格密度，平衡计算资源与求解精度。
XHPC分布式并行计算：支持多节点集群加速，显著提升大规模问题仿真效率。
全流程3D覆盖：从微观寄生参数到宏观系统级多物理场，实现设计-仿真闭环。
高精度智能求解：融合先进算法与硬件加速，应对高频、高复杂度挑战。
芯和半导体多物理场仿真平台XEDS的推出填补了国内高端多物理场仿真工具的空白，为半导体、通信、汽车电子、人工智能、消费电子等行业提供高精度、高效率的仿真解决方案，助力芯片、封装、天线等复杂3D结构突破设计瓶颈，加速产品创新。
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活动预约
以上为“DAC2025值得看“五期专题内容的最后一期，感谢一直以来的关注。2025年6月22-25日，DAC2025设计自动化大会即将于美国旧金山西莫斯克尼会议中心举办。若您届时身在美国，我们也非常期待在展会现场与您沟通。欢迎您提前预约芯和半导体DAC展位#2317：
6月23日 (周一)，上午10:00 - 下午6:00
6月24日 (周二)，上午10:00 - 下午6:00
6月25日 (周三)，上午10:00 - 下午4:00
*（上述时间均以太平洋时间为基准）
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