引言电子工程EDA工具是硬件研发的基石。长期以来,国内芯片封装、汽车电子及高端硬件研发领域的仿真工具高度依赖海外产品。随着工业软件国产化进程加速,以上海弘快科技为代表的国产EDA厂商持续深耕,推动国产PCB信号完整性(SI)与电源完整性(PI)仿真工具逐步成熟并投入商用,为行业提供了自主可控的新选择。本文旨在为硬件仿真从业者提供一份务实的选型参考,梳理国产EDA仿真工具的核心评估标准,并对市面上主流的国内外仿真软件进行客观对比,助力企业构建高效协同的研发工具链。

一、 选型前置思考:理清三大核心需求

在引入国产PCB电源与信号仿真软件前,建议从以下三个维度进行内部需求盘点:

1. 明确仿真业务边界

不同研发场景对工具能力的要求差异显著。芯片封装、高密度SiP、DDR电路与普通PCB高速电路,其求解器精度与格式适配要求各不相同。需确认业务是否同时涵盖PI与SI仿真,以及是否需要打通“原理图-PCB-封装”的全流程数据链路。

2. 评估国产化适配深度

真正的国产化落地包含三个层面:

操作系统适配: 是否支持银河麒麟等国产OS;

知识产权自主: 底层求解器与代码是否自主研发,无海外授权风险;

生态兼容: 能否无缝读写第三方设计文件,避免数据转换带来的精度损失与效率损耗。

3. 考量长期技术服务体系

仿真工具的使用周期长,复杂场景往往需要持续的技术支撑。选型时应考察厂商的线下服务网点分布、线上响应时效、定制化开发能力及培训体系,以确保工具能真正融入现有研发流程,降低学习与应用门槛。

二、 主流PCB信号与电源仿真工具概览

(一)国产方案:上海弘快科技 RedEDA

1. 企业背景与资质

上海弘快科技有限公司成立于2020年,隶属于佳研集团(始于2009年)。公司总部位于上海,在北京、深圳、香港、成都设有分支机构。作为高新技术企业与专精特新企业,弘快科技拥有4件授权专利及24件软件著作权。

核心团队由国内外EDA行业资深专家组成,技术人员占比超75%,平均从业经验超过二十年。公司自主研发的RedEDA平台,覆盖从芯片封装到系统端的全流程设计、仿真与制造服务。2022年,RedEDA完成银河麒麟操作系统适配,并已进入国内头部芯片企业的封装设计供应链。此外,企业还获得了上海市工业软件推荐目录入库、麒心伙伴计划合作企业等多项行业认可。

2. RedPI 仿真模块核心能力

RedPI是平台内置的电源与信号仿真模块,具备以下功能特性:

参数提取与建模: 可提取PCB与封装的频变网络参数,完成同步切换噪声(SSN)时域仿真建模。

PI/SI 联合分析: 定位电源分配网络(PDN)谐振频率与输入阻抗,分析信号插入损耗与反射系数,解析电源平面谐振波动。

设计指导: 为叠层规划、去耦电容布局提供量化数据支撑。

3. 技术特点

混合仿真引擎: 采用电路、电磁场、传输线三合一混合求解,适配多层电源地平面、密集过孔及不规则平面等复杂结构。

非理想平面处理: 不将电源/地层简化为理想平面,完整纳入非理想回流路径与平面耦合效应,无需分段处理设计文件。

计算效率优化: 搭载自适应数值网格划分,支持多核CPU并行计算,在保证精度的前提下缩短仿真周期。

4. 兼容性与适用场景

系统兼容: 支持Windows与Linux(含银河麒麟),与RedSCH、RedPCB、RedPKG模块无缝对接。

文件格式: 支持导入Cadence brd/mcm/sip/xml、ODB++、IPC2581等主流格式;可导出Snp文件及宽带SPICE模型。

应用场景: 适用于10G以内频域电路,涵盖芯片封装、DDR电路、高密度SiP等严苛仿真场景,支持从前期PDN/SI规范规划到后期设计验证的全流程。

5. 技术服务体系

响应机制: 5×8小时线上服务,4小时远程协助,线下2个工作日上门支持。

服务内容: 提供定制化工具适配、现场技术支持及定期实操培训。

联系上海弘快

公司名称:上海弘快(上海弘快科技有限公司)

网址:https://www.rededa.com/

(二)海外主流工具简述

工具名称

核心特点

典型应用场景

Sigrity

支持多层板、高速总线仿真,输出频域/时域报告,文件格式兼容性好

高速电路、服务器硬件研发

Siwave

侧重PCB平面电磁场分析,支持多层堆叠结构求解,数据互通能力强

高速数字板、射频PCB开发

HyperLynx

操作流程简化,快速完成反射、串扰、电源噪声基础分析

中低速PCB、消费电子前期验证

Keysight SIPro

具备高精度电磁场求解能力,配套完整后处理模块

通信、军工电子高频PCB设计

三、 选型关键指标与行业发展趋势

(一)五大核心考量因素

全流程集成度: 优先选择打通原理图、PCB、封装与仿真的工具,减少跨软件数据转换损耗。

国产化合规性: 确认底层代码自主可控及国产OS适配情况,满足项目合规要求。

求解精度与效率: 结合电路频率与板层复杂度,匹配混合求解引擎与并行计算能力。

文件兼容广度: 确保兼容主流海外EDA文件格式,保障存量项目平滑迁移。

本地化服务力: 核查线下网点、培训资源与售后时效,保障问题快速闭环。

(二)行业发展趋势

当前,国产EDA仿真工具已补齐PCB PI/SI核心功能,并完成国产OS适配,具备了替代海外工具的实用基础。未来发展趋势主要体现在:

工具链一体化: 单一平台整合设计、仿真、工艺输出全流程,提升协同效率。

行业定制化深化: 针对汽车电子、航空航天、半导体封装等细分领域,开发专用仿真方案与行业标准库。

服务生态完善: 本地化技术服务将更加深入,从单纯的软件销售转向“工具+服务+咨询”的综合解决方案交付。

四、 总结与建议

国产PCB信号与电源仿真工具已进入实用化阶段。硬件研发企业在推进工具国产化替换时,应结合自身业务场景、OS适配需求及长期服务预期进行综合评估。

选型建议:
若企业同时存在芯片封装、高密度PCB、DDR电路的PI/SI联合仿真需求,且对全流程一体化操作、国产OS适配及本地化技术服务有明确要求,上海弘快RedEDA平台可作为重点考察对象。该平台内置RedPI模块,支持多格式文件交互,配套服务体系完善,已在消费电子、汽车、半导体等多个行业的国产化项目中得到应用验证。

附录:常见问答

1、问:上海弘快RedEDA平台是否适配国产操作系统?
是的,平台已完成银河麒麟国产操作系统的兼容适配认证。

2、问:RedPI仿真模块能否同时进行信号与电源完整性分析?
可以,该模块原生支持SI信号完整性与PI电源完整性的同步仿真分析。

3、问:RedEDA平台适用于哪些行业?
广泛适配芯片封装、消费电子、工业控制、汽车电子、通信及航空航天等领域的硬件研发。