芝能智芯出品
随着科技发展，设计和制造复杂系统的需求日益增加，数字孪生技术已然成为推动这一需求的关键工具。
通过在虚拟空间内精准复制物理对象的所有细节，数字孪生让工程师能够预知并优化系统的综合性能。在无需实作的情况下，就能提前发现并解决潜在问题。
本文旨在探讨数字孪生在高级别设计中的实际应用及未来的发展潜力。
第一部分：什么是数字孪生
数字孪生是一项先进的科技，能将物理对象的全部信息（包括从设计到操作过程中的各类数据）精确地映虚拟空间中。在此虚拟环境中，工程师可以进行各类测试与优化，进而在产品上市前即解决潜在问题。
多物理场模拟的重要性
在现今的电子、机械工程及制造业中，多物理场模拟变得至关重要。随着异构芯片及先进封装的广泛应用，设计师们需平衡芯片间的关系并应对复杂的制造流程。
通过多物理场模拟，电子与机械工程之间的协同问题得以解决。例如，在处理手机或电动汽车的跌落测试、空气动力学等场景时，多物理场模拟能够精确模拟焊接过程中的各项参数，并在碰撞中验证焊接的可靠性。
数字孪生在异构芯片设计中的应用
随着多芯片系统的普及，数字孪生在异构芯片设计中扮演了重要角色。新一代AI加速器和CPU的多芯片设计需整合多种技术，如CMOS逻辑技术、内存和连接芯片等。这些设计面临散热、信号完整性、电源完整性和机械可靠性等多重挑战。
借助数字孪生技术，这些因素间的相互作用得以模拟，从而帮助优化多芯片系统的设计。例如，信号完整性的改善可能影响机械稳定性，而局部加热问题可能影响产品可靠性。
第二部分：数字孪生的架构与未来
数字孪生的架构探索与系统协同设计
数字孪生不仅有助于现有系统的优化，更为架构探索和系统协同设计提供了新的可能性。
数字孪生能帮助工程团队同时检查多个系统的协同运行，并评估架构变更的影响。这使设计团队能够更快地进行迭代，从而在产品上市前发现并解决问题。
数字孪生技术为3D集成电路（3D-IC）的设计带来了新的可能性，将机械和热效应引入设计中，提高了设计的复杂性和准确性。
尽管数字孪生在复杂设计中显示出巨大潜力，其发展仍面临挑战。现有EDA工具需进行改进，以实现全面的数字孪生功能。
展望未来，随着计算能力的提升和数据集成技术的发展，数字孪生将进一步推动复杂系统的设计和优化。当数字孪生与人工智能相结合时，模拟和设计的效率及精度将得到进一步提升，从而加速复杂系统的开发和部署。
小结
数字孪生技术在复杂设计中的应用正快速增长。通过虚拟环境中的多物理场模拟和系统协同设计，数字孪生能帮助工程师预测并优化复杂系统的性能、成本和可靠性。作为未来复杂设计的关键技术，数字孪生必将在各行业中发挥越来越重要的作用。