北京
芯片设计正在从平面走向立体，但一个老问题被重新摆上台面：热。在最近的设计自动化大会（DAC）闭门讨论中，来自Synopsys、Silvaco、Vinci、Keysight EDA和Siemens EDA的专家，聊了聊为什么散热正在变成芯片设计里绕不开的坎。
电压和电流，一对难解的冤家
先进设计里有个经典取舍：电压和电流怎么平衡？Synopsys产品管理总监Lang Lin给出的答案很直接——降低电压会改变时序、拉低性能，但好处是发热减少。如果继续让芯片高速运转，就会撞上一堆热问题。
这些物理规律彼此冲突，工程师得找到那颗芯片的“甜点区”。Lin说，需要尝试真实的组合，比如这个电压配这个时序预算，然后跑一个时序、热、供电电压或功率完整性的协同优化循环。还得跑几种不同的工作负载，确认不会出故障。
问题在于，目前还没有工具能完成这个大循环。工程师一边要解决布局布线问题，一边还要同时跑时序、热和电压分析，最后还得保证设计能收敛。
Vinci半导体与电子业务负责人Satish Radhakrishnan补充了另一层：温度变化会带来电阻变化。电流通过时温度上升，电阻随之改变，性能还能不能维持？总电流要不要调整？功率预算给多少？这些因素正在走向耦合仿真，也是行业接下来发力的重点。他判断，这种耦合“可能从明年开始”。
3D-IC：不是能不能做，是什么时候做
既然问题这么多，完整的3D-IC还有戏吗？Keysight EDA新市场管理总监Chris Mueth的回答是：只是时间问题。很多问题会被解决，但这需要大量材料科学的投入。
针对老化问题，会用到专门的材科类求解器，这些工具还需要继续扩展。还有一些“奇招”，比如带流体循环的堆叠式中间冷却器。当然，这种方案制造成本极高，只能用在高性能场景，不可能普及到所有产品。
Radhakrishnan提到，业界已经在讨论3D DRAM和3D-IC。从散热角度看，有冷却中介层等不同技术，但行业趋势是走向一切堆叠在一起、光学接口从侧面接入的3D-IC。代价是更贵，所以或许得从窄应用起步。
Mueth还提醒了一个容易被忽略的方向：异质技术。把合适的模态技术用在合适的应用上，再集成到一起。如果是一个超高性能、又需要小尺寸的场景，可以用这种思路把不同技术整合起来。
材料科学和热时间常数
Silvaco业务发展副总裁Jack Berg把话题拉回材料。他认为材料极其重要，热的时间常数和电子穿过晶体管的速度是两回事，这种脱节必须被持续纳入考量。
对于3D-IC，Berg的态度很明确：不是做不做的问题，是什么时候做的问题，它一定会发生。至于算不算“完整3D-IC”，他开了个玩笑——把16个HBM堆在单个封装里，你叫它3D-IC也行。所以按定义不同，我们其实已经有了。但z轴方向的缩放会非常重要，这需要一群非常聪明的材料科学家，以及具备热和机械技能的人才能实现。
Radhakrishnan认为，混合键合正在推动这件事，而纳米级TSV等更多创新会让它成为可能。
Siemens EDA产品管理高级总监John Ferguson则把讨论拉到了更长的历史维度。他想起摩尔定律早期，每次转向新工艺，总有人说“到头了，做不到了，永远到不了下一个节点”。但最后都到了，也许不是想要的时间点，但确实到了。然后人们又会说，很好，但我需要更快、需要更好的信号完整性。
Ferguson还提到，随着MCP（模型上下文协议）的引入，不只是把聪明人聚在一起，智能的MCP能比人快得多地完成这些事，而我们需要人去找到并构建正确的MCP。他提醒，行业里常常把每件事孤立来看——这里谈热，热的影响是什么，但与此同时，别人在看别的东西。
热，从来不是一个学科能单独解决的问题。
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