北京大學(xué)研發(fā)真3DEDA工具原型。華為近期推出了一種名為“韜（τ）定律”的技術(shù)，該技術(shù)基于邏輯折疊，將芯片設(shè)計(jì)從傳統(tǒng)的2D平面優(yōu)化推向了標(biāo)準(zhǔn)單元堆疊的3D重構(gòu)。不同于傳統(tǒng)的die-to-die堆疊方法，邏輯折疊在設(shè)計(jì)階段就將同一模塊內(nèi)部的邏輯細(xì)化到標(biāo)準(zhǔn)單元級(jí)，并分布到垂直堆疊的多層晶圓上，通過(guò)微米或亞微米級(jí)face-to-face混合鍵合直接打通關(guān)鍵路徑。

這種新的設(shè)計(jì)范式對(duì)EDA工具提出了更高的要求。傳統(tǒng)的2D設(shè)計(jì)流程以及現(xiàn)行的“贗3D”設(shè)計(jì)流程無(wú)法充分發(fā)揮其潛力?！罢?D”EDA工具需要在完整的三維空間中搜索和優(yōu)化，包括模塊內(nèi)劃分、跨die互連與垂直熱路徑優(yōu)化等，這些操作需在同一優(yōu)化框架下協(xié)同完成。

真3D與贗3D的主要區(qū)別在于劃分粒度和優(yōu)化空間。贗3D以整個(gè)模塊為最小單位分配到某一片die，而真3D支持模塊內(nèi)自由劃分，允許同一模塊內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)單元分布在不同die上，從而提供更大的設(shè)計(jì)空間。此外，贗3D在每片die上各自進(jìn)行優(yōu)化，而真3D則在整個(gè)三維設(shè)計(jì)空間中進(jìn)行搜索和尋優(yōu)，不限制跨die邏輯變換和移動(dòng)。

北京大學(xué)團(tuán)隊(duì)圍繞邏輯折疊所需的“真3D”能力，構(gòu)建了覆蓋布局規(guī)劃和布局兩個(gè)階段的物理實(shí)現(xiàn)EDA工具原型，并通過(guò)GPU加速支持千萬(wàn)級(jí)實(shí)例規(guī)模。該工具將跨die線長(zhǎng)、混合鍵合端子數(shù)量與垂直熱路徑納入統(tǒng)一的可微優(yōu)化框架，使標(biāo)準(zhǔn)單元能夠在三維空間中協(xié)同放置。團(tuán)隊(duì)的工具已在開(kāi)源工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)上完成了系統(tǒng)驗(yàn)證，結(jié)果顯示，在物理實(shí)現(xiàn)指標(biāo)方面取得了顯著改善，如線長(zhǎng)縮減約30%，WNS改善約6%，TNS改善約12%；啟用聯(lián)合優(yōu)化后峰值溫度平均下降超過(guò)3%，線長(zhǎng)幾乎無(wú)損。

“真3D集成”及“真3D芯片設(shè)計(jì)”方法學(xué)是北京大學(xué)集成電路學(xué)院/微納電子器件與集成技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期研究的方向。在EDA方面，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)了真3D時(shí)序分析引擎、布局規(guī)劃引擎、布局引擎等。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)擴(kuò)展至多die堆疊及復(fù)雜3D集成場(chǎng)景，研究異構(gòu)工藝節(jié)點(diǎn)下的真3D設(shè)計(jì)方法學(xué)，建立快速PPA評(píng)估與協(xié)同優(yōu)化能力。