Ansys的模擬解決方案如何處理晶片設計中的跨尺度與多物理場挑戰？

Ansys 如何應對晶片設計中的跨尺度與多物理場挑戰

隨著AI技術的快速發展，3D IC與先進封裝技術日益複雜，晶片設計面臨前所未有的挑戰，不再僅是微米級的工程問題，而是需要全面考量電、光、熱、應力等多重物理場的複雜系統。Ansys 作為模擬軟體大廠，在 2025 台灣用戶技術大會上展示了其整合式模擬解決方案，涵蓋從奈米級晶片到公里級系統的廣泛範圍。台積電也首度公開與 Ansys 在 3D IC 合作上的效能數據、優化策略以及未來挑戰，突顯了模擬技術在晶片設計中的重要性。

模擬成為晶片設計的關鍵武器

台積電資深專案經理顧詩章強調，AI 應用對先進製程與先進封裝的需求不斷提升，使得模擬系統的重要性迅速增加。去年，台積電單一部門就使用 Ansys 進行超過一萬次模擬。他指出，過去 3D IC 技術發展路徑較為單純，設計的可預測性較高，但現在先進封裝結構日益複雜，例如 CoWoS 技術需要將邏輯晶片、記憶體封裝在同一個中介層上，導致細部設計與參數安排變得更加困難，必須依賴精確且高效的模擬系統。模擬系統不僅能提供設計前、中、後的協助，幫助團隊在成本可控的條件下選擇最佳材料與結構，還能激發更多創新構想。Ansys 臺灣技術總監魏培森補充說，模擬系統能有效降低客戶的試錯成本，應對複雜挑戰並加快產品上市時間。

跨尺度與多物理場的設計挑戰

在晶片設計中，3D IC 設計流程涉及跨尺度（Multi-Scale）與多物理場（Multiphysics）的多重挑戰。跨尺度挑戰體現在設計時需要同時考慮微米級的 RDL（重布線層）到毫米級的封裝，尺寸跨度極大。多物理場挑戰則需要同時考量幾何面、材料面、狀態面，例如翹曲、材料塑性、不同製程步驟的結構變化等，並且晶片內部的電、光、熱、應力等因素會互相影響。Ansys 技術長奈爾（Jayraj Nair）補充說，各層級和規模的複雜性都需要透過先進的模擬技術來解決，以確保晶片設計的可靠性和效能。