“一次涉及结构、工艺或产线适配的修改,成本就可能达到数千万元。”这是立讯技术CPO陈琼南在10月30日举行的2026芯和半导体(881121)用户生态大会上,结合过往项目经验算的一笔账。“这还不包含客户那边的修改,只是我们这边的部品修改。”陈琼南补充道。
这场大会的参会企业,涵盖芯片设计、先进封装(886009)、存储、整机和EDA软件等多个环节。过去,这些企业往往各自解决研发中的问题,如今却越来越需要坐到一起,讨论如何让整套电子系统发挥出更好的性能。而把这张桌子拼起来的,是主办方芯和半导体(881121)——一家以EDA为切口、正在把自己嵌入系统协同节点的国产软件公司。
过去很长一段时间里,一款产品最后的胜负,常常取决于核心芯片够不够强:制程是否先进,频率是否更高,算力峰值是否漂亮。只要芯片足够快,系统似乎就有了底气。
但AI把这套逻辑打乱了。算力需求爆发之后,系统里的短板开始排队出现:数据更快了,存储跟不上;存储能(885921)喂上了,互连又成为瓶颈;互连带宽补上,功耗和散热立刻反噬;等到单机柜勉强压住,供电、结构、信号完整性和运维成本又一起浮出水面。单点最优,正在频繁输给系统失控。
这也是本次芯和大会围绕STCO展开讨论的现实起点。STCO即系统技术协同优化:从设计开始,就把芯片、封装、存储、互连和供电散热放在一起权衡,判断一项改进能为整套系统带来多少收益、增加多少代价。
事实上,STCO并不是一个刚刚出现的新概念。在国际半导体(881121)产业中,围绕系统协同优化的讨论,至少已经持续了七年。
2018至2019年,比利时微电子研究中心imec就专门撰文讨论STCO。当时,芯片制造工艺不断逼近技术和经济上的限制,单纯依靠缩小晶体管,已经越来越难以获得过去那样显著的性能和成本收益。研究人员随即将目光投向芯片之外,尝试从整个系统的需求出发,重新考虑芯片架构、存储、制造工艺和先进封装(886009)之间的关系。
这一思路逐渐得到产业界的重视。台积电(TSM)在2023年可持续发展报告中提到,其产业生态合作正从传统的设计与工艺协同优化,进一步延伸至存储、基板、测试和封装等领域,推动STCO发展,以改善产品的系统性能和能效。
当下,AI算力的需求还在快速增长,“数据更快了,存储跟不上;存储数据能出来了,互联又跟不上;互联跟上了,功耗又上来了。STCO不是考虑要不要做,而是必须要做。”芯和半导体(881121)总裁代文亮认为。
当算力竞争从单颗芯片扩大到机柜乃至超节点,存储、互连、供电和散热之间的协同,重要性已足以影响整个系统性能。这种趋势让承担设计和仿真任务的EDA软件,迎来了新的产业机会。
系统不是由平均值击败的
在解释为什么STCO如此重要时,代文亮用了一个夸张的比喻。假如从不同人身上挑选最优秀的部位,找一张漂亮的脸,再配上姚明的腿,把这些各自出色的部分拼在一起,最终得到的就一定是一个完美的人吗?
显然未必。
电子系统也是同样的道理。一颗性能很强的芯片、一块速度很快的存储器、一条传输效率很高的线缆,单独来看都可能是优秀的产品,但放在一起,却未必能发挥出各自最好的性能。
对大模型服务商来说,最终要算的是在相同服务要求下,整套设备能完成多少任务,响应有多快,耗电多少,购置和运行一共要花多少钱。
“算力必须得走系统。”芯和半导体(881121)董事长凌峰在会上表示。他将影响系统表现的条件概括为计算、存储、互联与电力,强调这些环节需要共同考虑。
芯和半导体官网提供的真实EDA软件界面图
这种变化,在先进封装(886009)中表现得尤其明显。企业把多颗芯片并排集成或垂直堆叠,让计算与存储靠得更近,能够缩短数据传输距离。但连接密度提高,也会改变散热路径、供电条件和材料受力情况。
沐曦CTO彭莉举了一个更直观的例子。提高计算单元的工作效率以后,局部热密度可能成为限制。她表示:“你的功耗并没有超标,但是你在单点上的散热的能力是不足的。”
芯片越做越复杂,计算、存储、供电之间的关系也越来越紧密。一项设计调整,可能改善某个指标,却让其他环节付出更高的代价。放在整个系统上,就有可能拉低了性能。
这就要求企业改变过去的研发方式。老思路是芯片设计完成后交给封装团队,随后再进行电路板和整机设计,问题往往在后续测试中逐步暴露。现在,这些问题必须提前进入设计阶段。
推动这套思路变化的,除了前面说的“不得不做”,还有“有价值做”。
近几年,美国持续对中国先进制程设备、高性能AI芯片等实施出口限制,给中国半导体(881121)产业的技术升级带来不小挑战。在这样的背景下,让现有芯片发挥更大的价值,同样是一道重要的产业课题。
先进制造(883433)工艺的突破是主线,通过先进封装(886009)和系统协同优化,提高整套设备的运行效率同样不容忽视。因为这意味着企业有机会在既有硬件条件下,获得更多算力。
不过,围绕着芯片电子产业的上下游配置着芯片、封装、存储和整机等各种不同的企业,设计工具和数据模型各不相同,想做到能做,中间还隔着协同各企业的沟通障碍。
设计工具,开始走出芯片
EDA是电子设计自动化软件,也是芯片产业最重要的基础工具之一。简单来说,芯片出口限制它让工程师在真正制造产品之前,通过软件完成设计、计算和验证,提前发现可能出现的问题。
传统EDA产业已经形成细致分工。芯片设计有专门的软件,封装、电路板和散热分析也有对应的工具。各个环节拥有成熟的方法,但问题在于,这些软件并不总能顺畅地交换数据。
比如,一家企业为了提升信号传输速度,修改了电路板线路的位置。负责信号分析的工程师可以计算调整后的效果,但线路改变,直接可能影响供电和散热。
江波龙(HK9976)高级技术专家田福俊在大会上就提到,芯片、封装、电路板和系统设计之间,存在工具链的数据孤岛。不同环节采用的模型不一致,材料和制造工艺参数也难以完整传递。
这也是STCO对EDA提出的新要求,软件不仅要能够准确分析某个部件,还要帮助工程师判断,一处修改会怎样影响整个系统。
在实际工程中,这种判断还涉及不同物理现象的相互影响。温度变化可能影响电阻和电流分布,芯片堆叠又可能改变散热和材料受力情况。因此,电、热、力等问题需要结合起来分析,这也就是行业所说的多物理场仿真。
芯和从芯片到系统的EDA平台
软件除了算出结果,还要与客户已有的工艺、器件模型和设计流程衔接。原有数据能否复用、结果是否可信,都会影响客户采用新工具的成本。
芯和的Metis面向先进封装(886009),Notus面向封装和电路板,反映了这类厂商沿着芯片与系统之间的连接关系扩展业务的路径。不过,覆盖更多分析项目,显然还远远不够。
武汉新芯CTO周俊提出,需要用真实芯片的测试结果校准模型。这句话点出了客户选择工具时的重要依据,仿真结果将用于指导后续制造,误差可能转化为返工和交付风险。软件厂商需要在实际项目中积累验证记录,才能逐步获得客户信任。
当然,随着分析范围扩大,工程师还面临另一项压力:可选方案越来越多,逐个调整、反复计算,会消耗大量时间。AI由此获得了进入设计流程的机会。联想与芯和历时一年多联合开发的EDA Agent 2.0,正是这个方向合作的产品。在大会演示的板级流程中,AI调用专业工具,完成元件(881270)建库、布局布线、规则检查和内存接口分析。按照现场披露的数据,该流程的设计迭代效率提升约5倍,人工操作减少约90%,极大地提高了效率。
但项目合作与规模化销售之间,还有一道门槛。芯和在会后也提到,联想这套流程目前仍更多匹配其自身需求,尚未完全通用于所有企业。如果每增加一家客户,都要投入大量人员重新开发,交付成本便会随之增长。
从芯片到系统,EDA巨头争夺新市场
海外EDA巨头已经开始行动。新思科技(SNPS)在2025年完成收购Ansys后,于2026年3月宣布Multiphysics fusion(BMEA)首批整合方案,并在6月发布首批多物理场融合工具,将供电、电磁和热分析纳入原有设计流程;西门子则通过收购Altair,补充机械、电磁仿真等能力。
但封装、电路板和散热分析并非无人涉足的新市场,相关领域早已有成熟的软件和供应商。真正的机会,是让这些原本分散的工具协同工作。这也意味着,国产厂商即使做出了能够替代进口产品的软件,也不一定能顺利进入客户的研发流程。多年积累的模型、脚本和操作习惯,都不是说换就能换的。
技术上也还有不少难关。武汉新芯CTO周俊就提到,目前多物理场协同仿真还很难做到精确量化,一些分析只能帮助判断大致方向,仍需要通过真实芯片的测试结果不断校准。对芯片企业来说,知道哪种方案可能更好,与准确算出它究竟能好多少,并不能划等号。后者关系到企业是否敢投入真金白银进行制造。
近期,华大九天(301269)公告拟出资不超过2.2亿元,收购奇捷科技相关股权并取得控制权,以完善数字逻辑优化设计等方面的能力。今年前三季度,华大九天(301269)实现营收约9.60亿元,研发费用却达到约6.30亿元,相当于营收的近三分之二。这折射出国产EDA的现实处境:一方面要补齐芯片设计工具,另一方面又要应对系统级设计的新需求,技术越往外延伸,研发投入越重。
芯和选择从高速互连、先进封装(886009)和板级仿真切入,与客户共同开发系统级设计工具,也是在寻找自己的市场位置。但现实也有难度,客户未必愿意陪着软件厂商慢慢试错。炬芯科技(688049)董事长周正宇就曾公开提到,即使EDA软件免费,芯片企业也不一定愿意尝试。消费电子(881124)产品更新很快,如果因为工具问题耽误几个月,可能就错过了整个市场窗口。
此外,客户还有另一层担忧:软件好不容易打磨成熟,供应商能否长期经营、持续提供服务?这也是国产EDA追赶过程中难以回避的矛盾。软件需要通过客户项目不断完善,但客户最看重的恰恰是稳定和可靠。
因此,比起发布了多少款新工具,更值得关注的是,国产EDA究竟进入了多少真实产品,又有多少客户愿意在下一代产品中继续使用。只有跨过这道门槛,技术进步才能真正变成一门持续的生意。
