随着全球科技竞争的加剧，半导体作为现代信息技术的核心支撑，其重要性愈发凸显。从智能手机、人工智能到新能源汽车、工业自动化，芯片已无处不在。然而，半导体产业链高度复杂，环节众多，很多人对其整体认知仍显零散。本文将从半导体产业链的结构出发，系统梳理芯片设计与仿真流程、关键技术与软件工具，并解析当前技术封锁下国产化的应对路径。

一、半导体产业链结构概览

半导体产业链主要分为三个核心环节：

一上游：材料与设备

包括硅晶圆、光刻胶、掺杂气体、金属薄膜等原材料，以及光刻机、刻蚀机、离子注入机、CMP设备等关键制造装备。全球领先设备供应商如ASML、LAM Research、Tokyo Electron等，在该环节具备垄断地位。

二中游：设计、制造、封装与测试

芯片设计：是整个产业链中最具技术密集度的环节，涉及数字电路、模拟电路、系统级芯片（SoC）等开发，依赖EDA（电子设计自动化）工具完成。

晶圆制造：在洁净室中使用光刻、沉积、蚀刻、离子注入等工艺，在硅晶圆上构建晶体管及金属互联结构。

封装与测试：晶圆完成后进行切割、封装，再进行功能、性能和可靠性测试，确保芯片可投入市场。

三下游：系统集成与应用

将芯片应用到智能手机、计算机、消费电子、汽车电子、工业控制等终端产品中，形成最终商业价值。

二、芯片设计与仿真流程详解

芯片的开发周期长、流程复杂，尤其是设计与验证环节，直接决定了产品的性能与可靠性。以下是完整的设计与仿真流程：

一系统架构设计（System Architecture）

目标：定义芯片功能框架和模块划分。

常用工具：SystemC、MATLAB、Cadence Stratus（高层次综合）。

二前端设计（RTL Design）

目标：通过Verilog/VHDL描述逻辑功能，完成综合。

工具软件：

逻辑综合：Synopsys Design Compiler、Cadence Genus。

功能仿真：Mentor Questa、Cadence Xcelium。

三仿真与验证（Verification）

目标：确保设计逻辑功能正确，满足时序要求。

方法：

功能仿真、形式验证、静态时序分析（STA）、功耗分析等。

仿真工具：Synopsys VCS、PrimeTime、Cadence JasperGold。

国产替代：戴西CAxWorks.PreSys 提供结构、电热、电磁多物理场仿真能力。

四物理实现（Physical Design）

目标：完成芯片的版图布局布线、时钟树合成、功耗优化等。

工具：Synopsys IC Compiler、Cadence Innovus。

五后仿真与 Signoff

内容：电源完整性分析、信号完整性分析、电热耦合等。

工具：Ansys RedHawk、Cadence Sigrity、戴西 CAxWorks.PreSys 。

六Tape-out 与流片

将设计最终GDSII文件发送至晶圆厂进入制造阶段。

三、封装与测试关键技术

芯片封装不仅影响散热与尺寸，也关系到可靠性。

DFT（Design for Testability）：提升可测性，优化测试结构。

BIST（Built-in Self-Test）：芯片自带测试电路，简化测试过程。

ATPG（Automatic Test Pattern Generation）：自动生成测试向量，高效发现制造缺陷。

这些技术广泛应用于芯片流片前后，确保产品合格率和长期稳定性。

四、国产化背景下的仿真支持：CAxWorks.PreSys 的独特定位

在国外EDA厂商如 Synopsys、Cadence 面临“断供”风险的背景下，戴西软件的 CAxWorks·PreSys 在以下领域提供重要补位能力：

芯片设计与仿真环节是半导体产业链中的“智核”部分，涉及众多高度依赖国外EDA工具的流程。

在美国技术封锁加剧的形势下，全面理解并建设自主EDA工具链成为国产替代和技术自主的关键目标。戴西 CAxWorks.PreSys 作为具备多物理场仿真能力的国产软件，正逐步在封装热、电、力学等多个维度填补国外工具空白，并通过与DWS平台协同，支撑起更大规模、更高效率的国产EDA仿真体系。