引領未來設計：3DIC Compiler 如何推動多晶粒設計領域的突破

多晶粒設計 (Multi-die design) 已成為解鎖次世代運算的關鍵，讓設計人員能有效整合各式專用晶粒 (specialized dies)，將密度、效率與吞吐量 (throughput) 推向極致。

然而，儘管多晶粒設計潛力無窮，其工程挑戰卻令人望之卻步。放眼業界，工程師們正面臨設計規模爆炸性成長、複雜的互連拓撲 (interconnect topologies)、訊號完整性 (signal integrity)、功耗與熱管理等問題；同時，他們還必須面對在日益緊縮的開發時程內，設計數十顆晶粒的壓力。而 Synopsys 3DIC Compiler 平台正是為了解決這些複雜挑戰而生。此平台提供從探索到簽核 (exploration-to-signoff) 的整合環境，協助企業在 AI 加速、雲端運算、先進封裝及 3D 堆疊等領域加速取得突破性進展。

近期的三個客戶案例完美詮釋了這場轉型：透過導入 Synopsys 3DIC Compiler，這些企業從勞力密集且易出錯的手動流程，成功轉移至高度自動化的整合環境。該平台協助工程師應對日益複雜的多晶粒設計挑戰，例如異質整合 (heterogeneous integration) 與多物理場分析 (multiphysics analysis)，不僅大幅提升生產力、縮短開發周轉時間、擴大設計規模，更為其次世代半導體產品帶來更高可靠度。

每個客戶案例面對的目標、技術與市場壓力各不相同，然而 3DIC Compiler 都提供了該案例不可或缺的自動化、可擴展性與可視性，協助客戶將多晶粒設計的複雜挑戰，成功轉化為領先市場的競爭優勢。

全球最頂尖的先進運算創新企業之一，近期完成了一項突破工程極限的多晶粒設計。其專為驅動未來高效能運算 (HPC) 架構打造的 AI 加速器是，在一個中介層 (interposer)上整合了數十個小晶片 (chiplets)、幾十組 HBM 堆疊，以及多個大型矽橋接 (silicon bridge)。此系統甚至需管理高達一千萬個凸塊 (bump)，並協調多層 3D 堆疊。

在採用 Synopsys 3DIC Compiler 平台之前，該團隊高度仰賴手動流程，利用試算表追蹤連接性 (connectivity) 與複雜的繞線決策。然而，這種方式已難以為繼。先進記憶體介面、多晶粒同步、嚴格屏蔽需求及複雜的晶片間繞線，交織成難以克服的可擴展性挑戰。隨著互連規模成長，訊號完整性問題也隨之增加，周轉時間開始超出可容許範圍，嚴重危及關鍵產品開發里程碑。

3DIC Compiler 從根本上重新定義了該團隊的設計流程。他們不再需要手動拼湊資料，而是轉而採用自動化建構流程，執行智慧化凸塊 (bump) 與矽穿孔 (TSV) 規劃及 3D 系統組裝。以往需耗時數天的手動迭代，現已轉化為流暢的設計內分析 (in-design analysis) 流程，讓工程師得以在獲得即時回饋的狀況下探索架構選項。平台的 3D 通道自動繞線功能可處理原本需大量手動調整的 HBM 與 UCIe 繞線情境，而整合式訊號完整性 (SI) 引擎則確保了每個步驟的訊號品質。即便是最複雜的高速差分通道 (high speed differential paths) 與扇出型重布線層 (Fan Out Redistribution Layer, FORDL) 結構，也能在 3DIC Compiler 的整合環境中完成繞線與驗證。

這項轉變讓團隊能在前所未有的設計規模下，如期完成設計投片 (tape out)。對工程師而言，3DIC Compiler 讓他們得以專注於優化，也證明了即使是業界最具挑戰性的多晶粒設計，也能運用兼顧快速、可預測性與規模化的方式執行。

另一家全球最具影響力的雲端技術供應商，近期首度涉足多晶粒設計。他們在初期專案中，面臨到基於 HBM 系統的複雜性，多組獨特記憶體堆疊、傾斜繞線幾何 (angled routing geometries)，以及需要高精度的密集晶片間 (die-to-die) 通道等問題；並且在多晶粒訊號完整性驗證、3D 組裝及晶粒間繞線等方面遭遇重重挑戰，使得設計過程充滿變數，並極易轉化為風險。

在他們傳統的手動及分散式流程下，布局 (layout) 與訊號完整性 (SI) 團隊各自為政，要驗證數十個通道的訊號完整性品質需要耗費大量運算時間，幾乎無法確保其行為的可靠度。橫跨多組 HBM 堆疊的多層 45 度瀑布式繞線 (waterfall routing)，更增添其困難度。由於多晶粒設計在時序、電子遷移以及熱交互作用等方面帶來了全新挑戰，該企業需要一個既能簡化流程，又能確保設計完整性的解決方案。

而 3DIC Compiler 正是他們的最佳解答。它提供直覺式的工作流程，讓多晶粒設計變得易於上手。自動化 3D 建構能夠即時洞察系統層級拓撲 (system-level topology)。自動繞線引擎可輕鬆處理複雜的斜角與屏蔽幾何結構，賦予工程師對物理實作 (physical implementation) 的極大信心。最關鍵的是，原生訊號完整性分析功能讓團隊能在設計過程中即時驗證繞線品質，而無須等到最終簽核階段。如此一來，上百條網路的通道等效性測試 (equivalence testing) 時間從數週大幅縮短至數天，實現了可靠的晶粒間繞線並如期投片。如今，他們能夠即時檢視這些設計變更將如何影響多組 HBM 與 UCIe 通道的訊號行為。

該公司不僅成功推出產品，更累積了能加速未來專案的企業知識。Synopsys 3DIC Compiler 提供結構化流程、安全性與技術清晰度，對企業而言，也標誌著他們作為晶片開發商的角色，邁入下一個重要里程碑。

一家與頂尖晶片代工廠合作，正快速成長的 AI 新創公司，在經歷了縝密的競爭性評估中，同樣選擇了 Synopsys 3DIC Compiler。其架構高度仰賴先進封裝技術，並需要極致穩健的 HBM 效能以達成功耗與頻寬目標。該團隊的現有流程結合客製化布局方法並採用多種 EDA 工具，不僅導致流程不一致性，也限制了有效擴展的能力。在嚴峻的上市時程壓力下，他們迫切地需要一個能同時提升品質與生產力的解決方案。

在評估過程中，3DIC Compiler 展現了明確且可量化的價值。該平台提供卓越的 HBM 繞線品質，相較於過去的流程，其眼圖開度 (eye opening) 獲得顯著改善，直接轉化為更高的可靠度與整體系統效能。此外，平台將設計周轉時間縮短高達五倍，對於一家在競爭激烈的市場中快速發展的新創公司而言，可謂關鍵性的突破。