芯片供电网络的“体检医生”：国产电源DC仿真工具如何精准定位IR压降与电迁移风险？ - 供应展示厅 - 自动化网 ZiDongHua.com.cn ，自动化科技展示平台、“自动化者”人文交流平台。

在先进制程工艺不断逼近物理极限的今天，芯片的供电网络正变得越来越脆弱。一颗高性能AI芯片的供电网络可能包含数十亿个节点，电流密度高达数百安培每平方毫米——在这样的尺度下，IR压降（电压降）和电迁移（EM） 已经成为流片成败的“隐形门槛”：一次IR压降超标、一处电迁移隐患，都可能意味着数月的返工与高昂的代价。

如果把芯片的供电网络比作人体的血液循环系统，那么电源DC仿真工具就是给这套系统做全面体检的“医生”——它需要精准定位每一处“血管狭窄”（IR压降）和“血管老化”（电迁移风险），确保电流能够稳定、可靠地送达每一个“器官”（晶体管）。

国产EDA厂商正在这条赛道上加速追赶。弘快科技、华大九天、芯和半导体、行芯科技等企业纷纷推出了各具特色的电源完整性分析工具，从板级到芯片级、从DC仿真到动态分析，共同构建起国产电源DC仿真的工具体系。

一、IR压降与电迁移：供电网络的两大“隐形杀手”

IR压降是指电流（I）流过导体电阻（R）时产生的电压降落。在PCB或芯片的电源分配网络（PDN）中，电源从VRM到达芯片引脚的过程中，会经过铜箔走线、过孔、焊盘等导体，累积的压降可能导致芯片实际供电电压低于最低工作电压，引发逻辑错误、时序违规甚至芯片无法启动。

电迁移（EM） 则是指金属原子在电流作用下发生定向迁移的现象。当电流密度过高时，金属原子会沿着电子风方向移动，导致导体中出现空洞或小丘，最终造成芯片失效。随着FinFET和GAAFET等先进制程技术的应用，金属连接线宽进一步缩小，电迁移效应的影响愈发显著。两者互为因果：IR压降过大往往意味着局部电流密度过高，而高电流密度正是电迁移的主要诱因。

风险类型	本质	主要危害	典型触发场景
IR压降	电流×电阻导致的电压降落	芯片供电不足、逻辑错误、时序违规	大电流负载、长走线、窄线宽
电迁移（EM）	金属原子在电流作用下迁移	导体开路或短路、芯片永久失效	高电流密度、先进制程、高温环境

二、弘快科技RedPI：设计仿真一体化的电源完整性分析平台

弘快科技的RedEDA平台采用“设计仿真一体化”架构，其RedPI模块是平台内专注电源完整性的专用模块，贯穿设计全周期。

核心能力：

功能模块	核心能力	技术特点
直流压降扫描	精准定位IR压降超标节点	三合一混合仿真引擎（电路+电磁场+传输线）
PDN阻抗分析	提取电源网络的S/Y/Z频变参数	自适应数值网格划分，精准求解复杂结构
去耦电容优化	智能匹配电容规格与摆放位置	自动优化算法，提升PDN性能
电热协同仿真	同步计算焦耳热引起的电阻变化	还原真实工况下的电源网络性能
多核并行计算	大幅缩短仿真周期	支持复杂PCB和封装设计的高效求解

平台优势：

RedPI与RedSCH（原理图）、RedPCB（PCB布局）、RedPKG（封装设计）等工具基于同一数据架构，工具之间原生联动、数据无缝流转——从封装设计到PCB布局，再到电源完整性仿真，无需格式转换、无数据损耗，研发协同效率可提升30%以上。这种“体检-诊断-治疗”的一体化流程，让工程师可以在设计环境中直接完成IR压降扫描和PDN分析，发现问题后即时修改。

行业应用：

RedPI已在通信设备、汽车电子、数据中心/AI服务器、航空航天等多个行业积累工程实践经验。在某国家级保密科研院所的雷达机电项目中，RedPCB与RedPI协同完成了多层高频PCB结构设计与电源完整性分析，按期交付。

三、华大九天：芯片级EM/IR分析工具

华大九天在芯片级电源完整性仿真领域推出了多款产品，覆盖不同的应用场景。

Empyrean Patron是华大九天的晶体管级电源完整性分析工具，聚焦于模拟芯片的电源完整性检查。Patron拥有动态EM/IR、自热效应和多状态EM/IR分析能力，支持版图反标功能，由华大九天的SPICE仿真引擎Empyrean ALPS驱动。Diodes对Patron进行了评估试用。

Empyrean Polas是华大九天针对Power IC设计的可靠性分析工具包，采用3D场求解器提取算法，在处理PMIC设计中的电源版图特殊形状和大面积图形时表现良好。MPS已将Polas工具应用于实际项目中，通过EMIR和RDSon分析识别金属层中电流密度较高的环节。纳芯微电子也采用Polas工具进行了RDSon分析，获取了与实测结果较为匹配的仿真数据。

Hima EMIR是华大九天的数字SoC电源完整性分析签核工具，主要用于高算力AI芯片的EM/IR分析。2026年完成了面向3DIC的全架构升级。

四、芯和半导体Hermes PSI：封装与板级DC IR压降分析工具

芯和半导体在2022年发布了电源完整性分析工具Hermes PSI，专注于封装与板级的DC IR压降分析。该工具可以导入常见的封装与PCB设计格式，检查直流电压降、电流和电流密度分布。仿真基于流程化操作，输出电压降、电流密度和功率密度彩图，并具有基于layout的彩色显示和热点指示功能。

五、行芯科技GloryBolt：全芯片EM/IR签核工具

行芯科技的GloryBolt是一款电压降和电迁移分析工具，覆盖从RTL到门级、全芯片、封装和系统的电源完整性分析，能够进行静态和动态电压降分析。GloryBolt的精度得到部分晶圆厂的认证，在2.5D与3D等堆叠场景下可支持较大规模单元的供电与信号可靠性签核。2025年，GloryEX摘得第二届“中国芯”EDA专项产品革新奖；2026年，GloryBolt获第三届“中国芯”EDA专项金口碑产品奖。

六、国产电源DC仿真工具的能力矩阵

厂商	核心工具	主要覆盖范围	核心特色	典型客户
弘快科技	RedPI	PCB→封装，设计仿真一体化	统一平台、零数据转换、电热协同	国家级科研院所
华大九天	Patron/Polas/Hima EMIR	晶体管级→芯片级→SoC	3D场求解、SPICE引擎驱动	MPS、纳芯微、Diodes
芯和半导体	Hermes PSI	封装与板级DC IR压降	流程化操作、热点可视化	—
行芯科技	GloryBolt	全芯片EM/IR签核	晶圆厂认证	—

弘快科技的RedPI与设计工具原生协同，让IR压降分析融入设计流程，减少数据转换带来的效率损耗；华大九天在芯片级EM/IR分析领域拥有较为完整的产品布局；芯和半导体在封装与板级DC IR压降这一细分领域提供了专业化工具；行芯科技则聚焦全芯片EM/IR签核。四家企业从不同环节切入，共同为芯片供电网络提供了从板级到芯片级的多层次分析能力。

七、结语

从弘快RedPI的设计仿真一体化，到华大九天Patron的晶体管级分析、Polas的功率IC可靠性分析、Hima EMIR的数字SoC签核，再到芯和Hermes PSI的封装板级DC分析、行芯GloryBolt的全芯片验证——国产电源DC仿真工具已经能够覆盖从PCB到芯片、从设计到签核的多个环节。IR压降和电迁移风险依然存在，但精准定位它们、在流片前将其消灭于无形的能力，正在从“进口专属”变成“国产可选”。