自研高性能分布式解決方案，「芯曉科技」將芯片電源簽核周期從幾周縮短至幾天 | 水下項(xiàng)目

一枚先進(jìn)制程芯片從設(shè)計(jì)、驗(yàn)證，到流片、制造，需要經(jīng)過上百個(gè)環(huán)節(jié)。其中電源簽核（Sign-off）是設(shè)計(jì)流程最后的、也最重要的一環(huán)，相當(dāng)于建造一棟大樓時(shí)對(duì)全樓供電系統(tǒng)進(jìn)行竣工驗(yàn)收。

具體來說，電源核簽是通過對(duì)電源網(wǎng)絡(luò)的上億個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行整體分析，測(cè)試供電網(wǎng)絡(luò)的功耗、電壓降與電遷移等表現(xiàn)，從而決定芯片能否順利進(jìn)入量產(chǎn)流片。一旦結(jié)果出錯(cuò)，不僅導(dǎo)致芯片性能不達(dá)標(biāo)，甚至?xí)斐闪髌　?/p>

由于芯片電源網(wǎng)絡(luò)是由大量金屬線組成的互聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此電源簽核時(shí)必須將其作為一個(gè)整體進(jìn)行分析，“相當(dāng)于求解一個(gè)維度高達(dá)數(shù)億的稀疏矩陣方程，完成一次需要大量時(shí)間。”「芯曉科技」總經(jīng)理謝卓解釋道。

而隨著芯片工藝制程不斷縮小，晶體管數(shù)量指數(shù)級(jí)增加，電源核簽的周期被進(jìn)一步不斷拉長(zhǎng)，一次完整的電源簽核往往需要幾周時(shí)間之久。如果分析結(jié)果不理想，設(shè)計(jì)工程師還需要根據(jù)反饋修改版圖，再重復(fù)一輪電源簽核。

針對(duì)這一行業(yè)痛點(diǎn)，芯曉科技運(yùn)用分布式矩陣求解技術(shù)，打破電源核簽效率制約芯片交付周期瓶頸。公司推出的首款數(shù)字電源簽核工具“IcPower”，支持7nm等先進(jìn)工藝，能滿足百億門級(jí)芯片電源，在典型測(cè)試用例中速度是國(guó)外大廠工具的4.5-8.5倍，目前已在國(guó)內(nèi)多家芯片廠商的芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)投入使用。

1.采用分布式求解技術(shù)，提高電源核簽效率3-10倍

謝卓在創(chuàng)辦芯曉科技以前，曾任國(guó)際知名EDA廠商Cadence電源完整性分析工具Voltus的中國(guó)技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。

據(jù)他介紹，分布式求解的核心技術(shù)思路，來源于計(jì)算數(shù)學(xué)領(lǐng)域的“區(qū)域分解法”，通過將電源核簽的巨大矩陣拆分為許多可以高效計(jì)算的小矩陣，用多臺(tái)計(jì)算機(jī)并行運(yùn)算，從而縮短整體求解時(shí)間，每個(gè)分析工具在求解大規(guī)模問題時(shí)候都會(huì)采用類似方法，但難點(diǎn)在于各個(gè)工具求解的效率會(huì)參差不齊。

謝卓表示，難點(diǎn)同時(shí)集中在算法和工程兩方面。

一是要切得“科學(xué)”，也就是針對(duì)電源網(wǎng)絡(luò)稀疏矩陣的特性，采用基于圖論的智能區(qū)域分解算法，將百億級(jí)的全局矩陣科學(xué)地切分為多個(gè)子矩陣，最小化子矩陣間的邊界耦合。

二是需要運(yùn)用分布式矩陣求解器優(yōu)化節(jié)點(diǎn)間的通信拓?fù)浜拖鬟f機(jī)制，大幅降低分布式環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)通信開銷。在分布式切分求解過程中，還需要引入嚴(yán)格的數(shù)值穩(wěn)定性控制算法，確保分布式計(jì)算與單機(jī)高精度求解器的結(jié)果，達(dá)到數(shù)學(xué)意義上的嚴(yán)格一致，從而滿足先進(jìn)制程嚴(yán)苛的簽核精度要求。

芯曉科技正是憑借團(tuán)隊(duì)在算法和工程層面的技術(shù)積累和創(chuàng)新，使IcPower相比國(guó)外工具速度提升上3-5倍，“對(duì)于一些耗時(shí)特別長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)分析，部分測(cè)試水平可以做到10倍以上的速度提升，以前需要跑幾周的電源簽核，IcPower幾天就能完成。”謝卓表示。

IcPower實(shí)測(cè)性能對(duì)比

2.抓住國(guó)產(chǎn)替代紅利，致力于打造芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)

和許多近幾年出現(xiàn)的EDA工具初創(chuàng)企業(yè)一樣，芯曉科技切入電源簽核賽道也是想抓住當(dāng)下EDA行業(yè)“國(guó)產(chǎn)替代”的窗口期。

全球EDA市場(chǎng)長(zhǎng)期被Synopsys（新思科技）、Cadence（楷登電子）、Siemens EDA（西門子EDA）三大巨頭壟斷。中國(guó)銀河證券報(bào)告顯示，三家在全球市場(chǎng)中的份額約為74%。而近年來不斷升級(jí)的中美科技博弈，使越來越多國(guó)內(nèi)芯片開始重視使用國(guó)產(chǎn)工具，將其作為替代或備份方案。

基于性能自信，芯曉科技在商業(yè)模式上選擇對(duì)標(biāo)國(guó)外工具，以軟件授權(quán)為主，定價(jià)與國(guó)外工具相當(dāng)。目前IcPower已在國(guó)內(nèi)多家芯片設(shè)計(jì)公司投入使用，覆蓋國(guó)產(chǎn)CPU、GPU、智駕芯片等類型，并在應(yīng)用過程中借助客戶的廣泛設(shè)計(jì)用例與測(cè)試平臺(tái)，不斷迭代自身產(chǎn)品性能。

謝卓透露，2025年芯曉科技營(yíng)收達(dá)到數(shù)百萬元。“軟件的研發(fā)成本基本是固定的，客戶越多，盈利能力就能越強(qiáng)。”

但他也坦承，拓展客戶是當(dāng)下商業(yè)化的難點(diǎn)。“客戶往往擔(dān)心創(chuàng)業(yè)公司難以保證產(chǎn)品供應(yīng)的持續(xù)性，因此首選規(guī)模更大的企業(yè)規(guī)模，雖然大公司在創(chuàng)新上的能力可能比不上創(chuàng)業(yè)公司。”

2026年下半年，芯曉科技計(jì)劃開啟天使輪后的新一輪融資，重點(diǎn)引入產(chǎn)業(yè)方資金，目的是在市場(chǎng)拓展方面獲得更多幫助。

以華為提出的“韜（τ）定律”為代表，隨著摩爾定律逐漸逼近物理極限，芯片行業(yè)正在從制程微縮轉(zhuǎn)向縱向堆疊，這對(duì)電源核簽來說意味著分析規(guī)模將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

“底層技術(shù)積累越強(qiáng)，在這個(gè)方向上就越有競(jìng)爭(zhēng)力。”謝卓表示，接下來芯曉科技的產(chǎn)品路線圖也將圍繞這一趨勢(shì)展開，下半年將推出熱分析和應(yīng)力分析產(chǎn)品，支撐完整的熱電耦合分析，幫助客戶在3DIC設(shè)計(jì)早期發(fā)現(xiàn)芯片堆疊帶來的發(fā)熱和熱應(yīng)力問題。

此外，芯曉科技也在探索AI智能體在芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，使客戶通過自然語言就可以調(diào)用工具并完成各類設(shè)計(jì)任務(wù)，最終打造一個(gè)AI驅(qū)動(dòng)，并能夠接入其他EDA工具的芯片設(shè)計(jì)平臺(tái)。

芯曉科技規(guī)劃的這條路徑最終能否走通，不僅取決于核心技術(shù)能否在更多場(chǎng)景中得到驗(yàn)證，還要看未來客戶的規(guī)模化采購(gòu)意愿，以及資本市場(chǎng)對(duì)公司發(fā)展?jié)摿Φ某掷m(xù)信心。