“與化合物半導體相關(guān)的電路應用主要集中在三大領(lǐng)域。第一個是光電領(lǐng)域，第二個是微波射頻領(lǐng)域，第三個應用領(lǐng)域是電力電子。”在臨港集團主辦、ASPENCORE承辦的第二屆中國（上海）自貿(mào)區(qū)臨港新片區(qū)半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇上，北京華大九天科技股份有限公司董事長劉偉平向與會者分享了與化合物半導體相關(guān)的應用場景，以及華大九天自主化合物半導體EDA解決方案。
電路設計有三大基本需求
與化合物半導體相關(guān)的一些電路應用主要集中在三大領(lǐng)域。劉偉平在演講中表示，第一個應用領(lǐng)域是光電領(lǐng)域，比如半導體顯示照明光通信；第二個應用領(lǐng)域是微波射頻，比如導航雷達等；第三個應用領(lǐng)域是電力電子，包括新能源汽車、智能電網(wǎng)、風力發(fā)電和光伏發(fā)電等。
化合物半導體相關(guān)電路的市場應用前景十分廣闊。劉偉平在演講中表示，從2020年以前的市場需求趨勢來看，與化合物半導體相關(guān)的電路應用規(guī)模增長迅速，目前正在進一步加速發(fā)展。另外，在新型顯示、平板顯示和照明等領(lǐng)域，與化合物半導體相關(guān)的電路應用也在市場上受到了資本的熱捧。
劉偉平在演講中談道，化合物半導體電路設計的基本需求主要有三個方向。第一個方向是大功率芯片設計方向，即模擬電路設計的基本需求。“它和通常所看到的硅基導電路設計相比，最大的區(qū)別主要有兩個方面。”劉偉平表示，在器件模型方面，化合物半導體有更加復雜，或者說是更加豐富的器件類型和器件參數(shù)。在可靠性方面，化合物半導體有一些特殊需求。對于大電流、高電壓的大功率器件而言，它的可靠性與普通芯片和普通器件不一樣，所以需要在可靠性方面采取一些特殊的分析手段。
第二個方向是射頻、微波芯片設計和電路設計的整個設計流程情況。這基本與模擬電路的設計流程相似，在器件模型上有一些特殊需求。但與此同時，劉偉平指出，射頻、微波芯片設計和電路設計需要對一些射頻信號進行仿真，在一些電路的生成、電路參數(shù)方面也需要自動優(yōu)化，因此與模擬電路有一定差異。
第三個是光電顯示方向。平板顯示在電路設計方面的需求是什么？劉偉平指出，在器件建模方面，平板顯示與一些傳統(tǒng)的液晶顯示不一樣，所以在建模方面，一些光電器件會有一些特殊需求。
獨特仿真技術(shù)攻克器件復雜性難題
化合物半導體在電路設計方面尚存在幾大難題。劉偉平具體講道，化合物半導體的電路設計正面臨著五個新挑戰(zhàn)。
第一個挑戰(zhàn)來自于器件模型的多樣化。劉偉平表示，這種多樣化是指器件有多種模型類型，也指單個模型中可能有更復雜的參數(shù)需要。
第二個挑戰(zhàn)源自器件模型的不連續(xù)問題。劉偉平解釋道，因為器件更為復雜，所以當人們在給器件建模時常會發(fā)現(xiàn)，器件里的一些參數(shù)會出現(xiàn)不連續(xù)的問題，這給電路仿真方面帶來很大挑戰(zhàn)。
劉偉平接著說，第三個是復雜幾何形狀給版圖設計帶來的挑戰(zhàn)；第四個挑戰(zhàn)來自于對可靠性和風險的更高要求；第五個挑戰(zhàn)主要指個性化對工具的高要求。“化合物半導體有很多個性化的設計需求，需要一些個性化支持。”劉偉平說道。
針對化合物半導體的自身需求和特殊性，面向化合物半導體的三個應用領(lǐng)域，華大九天提供了相應領(lǐng)域電路的解決方案。劉偉平表示，針對器件復雜性，或者說是器件的豐富性，華大九天目前可以提供一套比較完善且全面的器件模型和參數(shù)提取建模工具，涵蓋電力電子、微波射頻和新型光電顯示等領(lǐng)域。
由于器件的復雜性和器件的不連續(xù)問題會對電路仿真造成影響，華大九天特別開發(fā)了獨特的電路仿真和光學仿真技術(shù)，以支持復雜模型和模型里面復雜的參數(shù)。
劉偉平表示，還有一些技術(shù)能夠解決更復雜模型結(jié)構(gòu)和模型參數(shù)存在的問題，這樣能保證電路仿真的高效性和有效性。“化合物半導體的個性化需求比較高，所以需要一些個性化的功能來支持它。”劉偉平在演講中表示，針對目前服務的客戶，華大九天已經(jīng)開發(fā)出了很多個性化、定制化功能，以此滿足客戶的多樣化需求。在未來，公司將根據(jù)用戶更多個性化需求，進行更多個性化定制功能的開發(fā)。
針對化合物半導體的電路設計，華大九天開發(fā)了一些專門的技術(shù)和工具。“基于這樣的開發(fā)技術(shù)和工具，我們就形成了現(xiàn)在能讓客戶使用的、面向化合物半導體電路設計的EDA顯示方案。”劉偉平說道。
