先进封装SI/PI仿真：从3D电磁建模到芯片—封装—PCB全链路协同

摘要：Chiplet、HBM和UCIe使高速链路跨越裸片、中介层、封装与PCB，分段仿真的模型和边界偏差可能影响系统判断。本文介绍EMArtist与SIDesigner如何衔接3D电磁建模和系统级SI/PI分析，构建先进封装全链路验证流程。

8月21日，2026中国集成电路创新应用大会暨创芯展（ICDIA创芯展2026）“先进封装与EDA协同创新”分论坛在南京举行。巨霖科技产品总监钱蓓杰受邀出席，并发表《一站式SI/PI仿真平台 助力先进封装设计》主题演讲。

围绕2.5D/3D封装、Chiplet、HBM与UCIe等技术带来的设计变化，钱蓓杰分析了先进封装中的信号完整性（SI）与电源完整性（PI）问题，并介绍了巨霖科技由EMArtist与SIDesigner组成的一站式SI/PI仿真平台。

他在演讲中提出，先进封装已经把芯片裸片、中介层、封装基板和PCB连接成一个完整系统。任何一个环节的模型或边界条件出现偏差，都可能影响最终的链路判断。过去按芯片、封装和板级分别完成仿真的方式，正在面对越来越明显的衔接问题。

先进封装把SI/PI推到了架构设计前端

从Fan-out、2.5D硅中介层、3D垂直堆叠，到HBM、CoWoS和UCIe Chiplet互联，封装承担的功能已经从基础互连扩展到异构集成、高带宽传输和大功率供电。

这些能力集中在更小的空间中，也把原本分散的电气问题叠加到了一起。高速链路眼图、误码率、电源噪声或供电网络设计一旦不满足目标，可能直接限制系统带宽和封装方案的可实现性。因此，SI/PI需要在架构设计阶段介入，而不能等到版图完成后再作为常规验证项目处理。

其中，信号完整性的难点首先来自跨尺度建模。同一条高速链路可能同时包含亚微米级RDL、硅中介层、TSV、微凸点、封装基板和PCB走线。不同结构的尺寸、材料与电磁特性跨度巨大，分段建模如果在接口处简化过多，容易丢失影响系统结果的寄生参数。

随着RDL布线密度提高，线间电磁耦合和串扰也会进一步侵蚀有效眼图。UCIe、XSR等接口速率持续提升，单位间隔不断缩短，留给时延偏差和噪声的裕量越来越小。与此同时，I/O驱动还受到系统功耗预算限制，不能简单依靠提高摆幅补偿通道损耗。

电源完整性同样需要放到完整系统中分析。AI和高性能计算芯片的Core电源电流大、动态变化快，固定频率的计算负载还可能在供电网络中形成特定噪声。高速接口I/O电源的噪声又会影响信号眼图和抖动表现。面对这类场景，分别完成SI与PI分析，很难覆盖同时开关噪声和最差码型叠加时的影响。

EMArtist负责物理建模，SIDesigner完成系统级仿真

针对先进封装的跨尺度和多层级互连问题，钱蓓杰介绍了巨霖科技EMArtist与SIDesigner的协同方案。

EMArtist是一款面向PCB和IC封装的3D全波电磁场求解器，负责硅中介层走线、TSV阵列、微凸点、复杂布线及PDN等结构的电磁建模，提取宽带S参数模型，并通过电流分布和空间电磁场分析定位潜在风险。它解决的是先进封装物理结构如何转化为可用于系统仿真的高精度模型。

SIDesigner承接这些互连和器件模型，完成从芯片、封装到PCB的系统级SI/PI仿真。平台支持高速并行、串行接口及电源完整性分析，可用于不同结构参数和工作场景下的链路性能评估。

两款工具覆盖的任务不同：EMArtist处理底层物理结构和寄生效应，SIDesigner判断这些模型进入完整系统后，信号与电源指标是否满足设计要求。通过模型交接，将Interposer、封装基板和PCB纳入同一条仿真流程。

从物理模型到系统结果关键在于流程衔接

先进封装仿真通常涉及3D电磁建模与系统级电路分析。两类任务如果由不同流程分别完成，模型交接时就需要反复核对材料、边界条件、端口定义和版本信息。随着封装结构变得更加复杂，任何一处不一致都可能进入后续系统仿真，并影响最终判断。

EMArtist与SIDesigner的组合，提供了一条从物理结构建模、互连模型提取到系统级SI/PI分析的工作路径，使工程师能够依据相互对应的结构和模型评估完整链路。

演讲现场还展示了LPDDR5、HBM3与XSR三类高速接口的SI仿真案例，分别覆盖高速并行存储、先进封装内高带宽存储以及高速PAM4互联场景，呈现了SIDesigner在不同类型高速链路中的应用方式。

钱蓓杰认为，先进封装与EDA的协同，最终要落实到结构、模型、求解和验证流程的衔接上。只有打通这些环节，设计团队才能从完整系统出发判断封装结构和互连方案是否满足性能要求。

从自动化仿真走向智能优化

面向后续产品演进，巨霖科技将继续完善2.5D/3D异构集成、UCIe互联和HBM存储等场景的SI/PI仿真能力，并推进AI辅助自动DOE和智能参数优化Agent，用于更高效地探索结构与参数组合。

钱蓓杰同时提出，先进封装的仿真验证需要晶圆制造、封测、芯片设计、EDA厂商及科研机构共同参与。真实结构、材料参数、设计规则、仿真模型与测试结果需要持续对齐，才能逐步形成适合本土产业链的先进封装仿真方法与验证标准。

对于正在走向2.5D/3D、Chiplet和高带宽互联的芯片设计而言，SI/PI仿真的对象已经扩展到芯片、封装与系统构成的完整链路。巨霖科技希望通过EMArtist与SIDesigner的协同，为这条链路提供从物理建模到系统分析的一站式工具支撑。