【解決方案】晶片（IC）視覺化：使用Calibre強化對隱藏寄生威脅的除錯

如果您曾看著您的模擬完美通過，卻在實驗室中看到您的矽晶片失效，您就能體會到看不見的設計問題所帶來的真正挫敗感。隨著晶片製造邁向最先進的製程節點—例如7奈米、5奈米及更小的節點—寄生效應，像是電阻、電容和電感，不再只是微不足道的附註。它們已成為效能與可靠性的主要障礙。而最危險的威脅往往隱藏在網表單獨無法觸及的地方。

在下文中，我們將探討進階視覺化技術—像是熱圖、基於層次的分析以及實體到電氣的映射—如何協助IC團隊發現、理解並修復設計中這些隱藏的敵人。無論您是現有的Calibre xACT或Calibre xRC使用者，尋求提升您的除錯能力，或者您正在研究下一代工作流程，現在是時候擺脫憑藉經驗的猜測，為您的矽晶片帶來清晰的洞察。

隱藏的寄生效應：現代晶片中的無聲破壞者

寄生效應並非源於您在電路圖上設計的內容，而是來自於設計如何被佈局和製造。金屬層的繞線、堆疊，甚至彼此間的鄰近性，都會在您的晶片中產生不必要的電阻、電容和電感。隨著設計縮小且複雜度提高—特別是在高速、高密度和3D結構中—這些寄生效應會呈現指數級增長。

為什麼這點很重要？在5奈米製程節點，寄生延遲可能會主導您的時序預算，佔總訊號延遲的一半以上！這與以前的節點有著巨大的轉變，過去寄生效應僅佔一小部分。而錯失這些問題的成本很高：產業分析顯示，與寄生效應相關的矽晶片失效，每次事件可能導致開發團隊數週的除錯時間延宕。

傳統的網表和基於文字的審查，所提供的可視性不足。若要擺脫「為什麼這個設計在實際晶片上無法運作？」的困境，進階視覺化是至關重要的。

網表不足之處

讓我們看看一些寄生問題隱藏在眼前、卻難以發現的實際案例：

• 高速訊號傳輸：寄生電容中微小的失配—有時甚至僅 5%—就可能導致嚴重的位元錯誤和鏈路失效。根本原因可能潛伏在層次之間或沿著一條被忽略的佈線上（圖1）。

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  射頻（RF）與高頻設計：20GHz 以上的電路對電感和電容效應極度敏感。微小的佈局變動就可能導致訊號保真度降低 30% 甚至更多。

• 3D架構：在堆疊層次中，寄生效應不僅是倍增—它們變得更難以視覺化和管理。在每個案例中，挑戰都是相同的：網表中看不見的部分，卻可能主導矽晶片的行為表現。

讓寄生效應變得可見：有效的視覺化技術

現代的EDA工作流程—例如由Siemens Calibre平台所支援的技術—現已整合多種視覺化與分析工具，讓團隊能夠追查這些難以捉摸的設計威脅。

透過熱圖與層次化，將原始資料轉化為洞察

想像一下，能一眼就立即發現問題區域：熱圖利用顏色來突顯電阻、電容或電感的熱點。透過直覺的漸層，有問題的區域會從螢幕上跳出—您不再需要費力地翻找無止盡的表格。

基於層次的視圖讓工程師能夠追蹤寄生效應如何橫越您的整個堆疊（圖2），而元件層級的突顯則能精確指出導致寄生問題的特定多邊形、線段或導通孔。

立即篩選、排序與關聯

沒有人有時間細讀成堆的數字頁面。進階工具可讓您依據網路進行篩選、依據寄生值進行排序，並深入探查特定的結構—所有這些都與實體佈局相互連結。這種「點擊即關聯」的工作流程能大幅縮減除錯時間，協助團隊自信地找出根本原因。

從全貌到行動：多層次分析

結構化的多層次除錯方法能發揮最佳效果：

• 全域網路分析： 在頂層識別有問題的網路、訊號或區域。

• 層次互動審查： 檢視每個網路如何跨越金屬層和導通孔層進行耦合。

• 元件檢查： 聚焦在個別的多邊形或線段上。

透過從宏觀到元件細節的逐步縮小，工程師可以快速解決問題—通常能在數以千計的貢獻因素中找到明確的修復方案。

直擊根本原因，而不只是症狀

最好的IC設計視覺化不僅要美觀—它必須能驅動行動。透過將電氣異常與其實體佈局明確連接起來（圖3），像是Calibre這類工具，能輕鬆實現以下目標：

• 突顯導致高電阻或電容的問題線段

• 在佈局檢視器中，對接腳之間執行互動式量測

• 建立用於可追溯性和法規遵循的自動化報告，而不僅僅是為了洞察

如果兩個網路之間的耦合電容危及了SerDes介面，您可以只修改一個線段來緩解這個問題—而不是重新繞線一整個通道。這種聚焦式的改進意味著更快的週轉時間（圖4）。

看見問題、解決問題：目標式佈局修改

透過手邊可得的視覺化電阻與電容數據（圖5），您可以：

• 調整一條狹窄的走線、新增冗餘的導通孔或調整層次指定

• 精確地量化您的修復將能提升設計多少性能

• 在您的團隊間分享書籤、報告與帶註釋的佈局

讓色彩引導您的焦點

熱圖不僅告訴您「問題在哪裡？」，它們同時也傳達了「情況有多嚴重？」您可以根據您的特定設計需求設定靈敏度門檻，確保最關鍵的問題能抓住您的注意力（圖6）。

更聰明的報告，更好的協作

今天，結構化的報告遠遠超出了單純的萃取資料傾印（圖7）。現代的工作流程提供了：

• 具備元件和層次細節的階層式與平面式網路視圖

• 萃取出的寄生效應與實體佈局之間的直接連結

• 適用於工程師、經理或法規遵循團隊（的彈性摘要）

在邏輯和實體視角之間切換（或在廣泛的全貌與元件細節之間切換）是一種必要性—而非奢侈品。

整合模擬：不再有工作流程孤島

在Calibre這類工具的協助下，您可以探測電路圖、萃取寄生效應，並啟動完整的模擬—所有這些都在統一的環境中進行。這不僅加速了除錯週期，也確保了所有團隊（電路、實體、驗證）都能共享一個「單一事實版本」。

模擬現在能完全考量已萃取出的寄生數據。如果時序或訊號品質表現不佳，您將能以快速的週期時間看到原因—以及如何修復（圖8）。

Siemens Calibre：透視隱形威脅的業界標準

上述所有功能都整合在Siemens Calibre套件中：包括用於高精度寄生參數萃取的Calibre xRC、Calibre xACT 和Calibre xACT 3D，以及提供視覺化和除錯體驗的Calibre Interactive和Calibre RVE。

為什麼設計團隊依賴Calibre？

• 寄生除錯週期縮短高達50%

• 首輪矽晶片成功率提升35%

• 關鍵路徑時序效能獲得25%的提升

Calibre不僅提供了一個統一的、圖形化的環境，更提供了一個深度互聯的工作流程：電路圖探測、寄生效應視覺化、熱圖繪製、模擬和報告—所有功能都在一個工具包內。

客製化工作流程適用於每個先進製程節點

Calibre的框架是彈性的。無論您是在高速I/O中追查耦合電容、針對電源傳輸中的電阻進行優化，還是深入研究3D整合的複雜性，該環境都能適應您專案的優先事項和製程技術。

結論：眼見為憑

隨著我們推進到更小的製程節和更複雜的電路，隱藏的寄生效應成為對排程、可靠性和產品效能最大的威脅之一。但是，有了進階視覺化環境和結構化、互動式除錯，這些看不見的敵人將不再有機會。

透過Siemens Calibre，您的團隊能夠獲得所需的清晰度、速度和信心，以實現當前及未來設計的首輪矽晶片成功。