Selbst entwickelte Hochleistungs-Distributed-Lösung: „Xinxiao Technology“ verkürzt den Chip-Power-Sign-off-Zyklus von mehreren Wochen auf wenige Tage | Unterwasserprojekt

Ein Chip mit fortschrittlicher Fertigungstechnik durchläuft hunderte von Schritten von Design und Verifikation bis hin zu Tape-out und Herstellung. Die Power-Sign-off ist der letzte und wichtigste Schritt im Designprozess, was der Endabnahme des gesamten Stromversorgungssystems beim Bau eines Gebäudes entspricht.

Konkret ausgedrückt wird bei der Power-Sign-off eine Gesamtanalyse von Hunderten Millionen Knoten im Stromversorgungsnetz durchgeführt, um den Stromverbrauch, den Spannungsabfall und die Elektromigration des Versorgungsnetzes zu testen, sodass entschieden wird, ob der Chip reibungslos in die Massenproduktion und das Tape-out eintreten kann. Sollte das Ergebnis fehlerhaft sein, führt dies nicht nur zu unzureichender Chipleistung, sondern sogar zu einem fehlgeschlagenen Tape-out.

Da das Chip-Stromversorgungsnetz eine Verbindungsstruktur aus einer großen Anzahl von Metallleitungen ist, muss es bei der Power-Sign-off als Ganzes analysiert werden. „Das entspricht der Lösung eines dünnbesetzten Matrixgleichungssystems mit einer Dimension von mehreren Hundert Millionen, und die Durchführung einer einzigen Berechnung erfordert viel Zeit“, erklärt Xie Zhuo, General Manager von Xinxiao Technology.

Mit der fortschreitenden Verkleinerung der Chipherstellungsverfahren steigt die Anzahl der Transistoren exponentiell an, wodurch der Zyklus der Power-Sign-off weiter verlängert wird. Eine vollständige Power-Sign-off dauert oft mehrere Wochen. Wenn das Analyseergebnis nicht zufriedenstellend ist, müssen die Konstrukteure das Layout gemäß dem Feedback ändern und dann einen weiteren Durchgang der Power-Sign-off durchführen.

Um diesen Branchenschmerzpunkt zu lösen, nutzt Xinxiao Technology die verteilte Matrixlösungstechnik, um den Engpass zu durchbrechen, bei dem die Effizienz der Power-Sign-off den Lieferzyklus von Chips einschränkt. Das erste digitale Power-Sign-off-Tool des Unternehmens „IcPower“ unterstützt fortschrittliche Verfahren wie 7 nm und erfüllt die Anforderungen an die Stromversorgung von Chips mit einer Kapazität von zehn Milliarden Gattern. In typischen Testfällen ist es 4,5 bis 8,5 Mal schneller als Tools großer ausländischer Hersteller und wird derzeit bereits im Chipherstellungsdesignprozess mehrerer inländischer Chiphersteller eingesetzt.

1. Durch die Einführung verteilter Lösungstechnologien wird die Effizienz der Power-Sign-off um das 3- bis 10-fache gesteigert

Bevor Xie Zhuo Xinxiao Technology gründete, war er Leiter des chinesischen technischen Teams für das Stromintegritätsanalyse-Tool Voltus des international bekannten EDA-Herstellers Cadence.

Seinen Angaben zufolge stammt der Kern der verteilten Lösungstechnik aus dem „Gebietszerlegungsverfahren“ im Bereich der mathematischen Berechnung. Die riesige Matrix der Power-Sign-off wird in viele kleine Matrizen zerlegt, die effizient berechnet werden können, und mehrere Computer führen parallele Berechnungen durch, um die gesamte Lösungszeit zu verkürzen. Jedes Analysetool verwendet ähnliche Methoden bei der Lösung großskaliger Probleme, die Schwierigkeit liegt jedoch darin, dass die Effizienz der Lösung bei verschiedenen Tools sehr unterschiedlich ist.

Xie Zhuo weist darauf hin, dass die Schwierigkeiten sowohl im Algorithmus- als auch im Ingenieurbereich konzentriert sind.

Erstens muss die Zerlegung „wissenschaftlich“ erfolgen: Entsprechend den Eigenschaften der dünnbesetzten Matrix des Stromversorgungsnetzes wird ein intelligentes Gebietszerlegungsverfahren auf Basis der Graphentheorie angewendet, um die globale Matrix mit zehn Milliarden Elementen wissenschaftlich in mehrere Teilmatrizen zu zerlegen und die Grenzkopplung zwischen den Teilmatrizen zu minimieren.

Zweitens muss ein verteilter Matrixlöser verwendet werden, um die Kommunikationstopologie und den Nachrichtenübermittlungsmechanismus zwischen den Knoten zu optimieren und den Netzwerkkommunikationsaufwand in verteilten Umgebungen erheblich zu reduzieren. Während des verteilten Zerlegungs- und Lösungsprozesses muss außerdem ein strenges numerisches Stabilitätssteuerungsverfahren eingeführt werden, um sicherzustellen, dass die Ergebnisse der verteilten Berechnung mit denen des hochpräzisen Einzelplatzlösers mathematisch streng übereinstimmen, sodass die strengen Genauigkeitsanforderungen der Sign-off für fortschrittliche Fertigungsverfahren erfüllt werden.

Dank der technischen Erfahrung und Innovation des Teams im Algorithmus- und Ingenieurbereich erreicht IcPower eine 3- bis 5-fache Geschwindigkeitssteigerung im Vergleich zu ausländischen Tools. „Bei einigen besonders zeitaufwendigen dynamischen Analysen kann die Geschwindigkeit in einigen Testniveaus sogar um mehr als das Zehnfache gesteigert werden. Eine Power-Sign-off, die früher mehrere Wochen in Anspruch nahm, kann von IcPower innerhalb weniger Tage abgeschlossen werden“, sagt Xie Zhuo.

Vergleich der gemessenen Leistung von IcPower

2. Nutzen der Dividende der inländischen Substitution und Engagement für den Aufbau einer Chipdesign-Plattform

Wie viele in den letzten Jahren gegründete Startups für EDA-Tools betritt Xinxiao Technology das Gebiet der Power-Sign-off, um das aktuelle Zeitfenster der „inländischen Substitution“ in der EDA-Branche zu nutzen.

Der globale EDA-Markt wird seit langem von den drei Giganten Synopsys, Cadence und Siemens EDA monopolisiert. Ein Bericht von China Galaxy Securities zeigt, dass die drei Unternehmen einen Marktanteil von etwa 74 % auf dem globalen Markt halten. Die in den letzten Jahren eskalierende technologische Rivalität zwischen China und den USA führt dazu, dass immer mehr inländische Chiphersteller den Einsatz inländischer Tools priorisieren und diese als Substitutions- oder Backup-Lösung einsetzen.

Aufgrund des Vertrauens in die Leistung wählt Xinxiao Technology ein Geschäftsmodell, das sich an ausländischen Tools orientiert: Es basiert hauptsächlich auf Softwarelizenzen mit Preisen, die denen ausländischer Tools entsprechen. Derzeit wird IcPower bereits bei mehreren inländischen Chipdesignunternehmen eingesetzt, deckt Typen wie inländische CPUs, GPUs und Chips für intelligentes Fahren ab und iteriert die eigene Produktleistung im Anwendungsprozess ständig mithilfe der umfangreichen Designfälle und Testplattformen der Kunden.

Xie Zhuo enthüllte, dass der Umsatz von Xinxiao Technology im Jahr 2025 mehrere Millionen Yuan erreichte. „Die Entwicklungskosten von Software sind im Wesentlichen fest. Je mehr Kunden es gibt, desto stärker wird die Rentabilität.“

Aber er räumt auch ein, dass die Kundengewinnung derzeit die Schwierigkeit der Kommerzialisierung ist. „Kunden befürchten oft, dass Startup-Unternehmen die Kontinuität der Produktlieferung nicht gewährleisten können, sodass sie zunächst größere Unternehmen bevorzugen – auch wenn die Innovationsfähigkeit großer Unternehmen möglicherweise nicht die von Startups erreicht.“

In der zweiten Jahreshälfte 2026 plant Xinxiao Technology eine neue Finanzierungsrunde nach der Angel-Runde, bei der vor allem Kapital von Industriepartnern aufgenommen werden soll, um mehr Unterstützung bei der Marktexpansion zu erhalten.

Angetrieben von dem „τ-Gesetz“ (Tao-Gesetz), das von Huawei vorgeschlagen wurde, nähert sich das Mooresche Gesetz allmählich der physikalischen Grenze. Die Chipindustrie entwickelt sich von der Verkleinerung der Fertigungstechnik zur vertikalen Stapelung, was für die Power-Sign-off bedeutet, dass das Analysevolumen exponentiell ansteigen wird.

„Je stärker die grundlegende technische Erfahrung ist, desto wettbewerbsfähiger ist man in diesem Bereich“, sagt Xie Zhuo. Die Produkt-Roadmap von Xinxiao Technology wird sich in Zukunft an diesem Trend orientieren. In der zweiten Jahreshälfte werden Produkte für die Wärmeanalyse und die Spannungsanalyse auf den Markt gebracht, die eine vollständige thermoelektrische Kopplungsanalyse unterstützen und Kunden dabei helfen, die durch Chipstapelung verursachten Wärme- und Wärmespannungsprobleme frühzeitig im 3DIC-Design zu erkennen.

Darüber hinaus erforscht Xinxiao Technology auch die Anwendung von KI-Agenten im Chipdesign, sodass Kunden die Tools über natürliche Sprache aufrufen und verschiedene Designaufgaben abschließen können. Das endgültige Ziel ist der Aufbau einer KI-gesteuerten Chipdesign-Plattform, die die Integration mit anderen EDA-Tools ermöglicht.

Ob der von Xinxiao Technology geplante Weg letztendlich erfolgreich beschritten werden kann, hängt nicht nur davon ab, ob die Kerntechnik in mehr Szenarien validiert werden kann, sondern auch von der zukünftigen Bereitschaft der Kunden zu großskaligen Einkäufen und dem anhaltenden Vertrauen des Kapitalmarkts in das Entwicklungspotenzial des Unternehmens.