華大九天Liberal GT可將單元庫特征化提取效率提高10X，同時為行業在功耗控制與空間節省上提供更優解決方案。

一套先進工藝的工藝庫，采用傳統CPU的方式進行單元庫特征化提取，如果一個月完成，需要20,000個CPU，連續不間斷的每天工作24小時，30天消耗的CPU總小時數（CPU時）高達：2萬*30天*24小時=1440萬CPU時，對，你沒有看錯，0.14億 CPU時；因此甚至企業需要建立大型數據中心。借助加速計算，現在僅需要使用192個GPU即可完成，即192個GPU可以取代原先2萬個CPU的工作。而且耗電降低5X，空間降低5X。Liberal GT，既加快了研發速度，同時又降低了成本、空間要求和功耗。

這正是全球首款 GPU K庫工具，華大九天Empyrean Liberal GT產品。它通過集成基于 CPU-GPU 異構計算框架的 SPICE 仿真器 ALPS GT，將GPU的強大算力引入特征化提取領域，重新定義了K庫的能效，為先進工藝高性能芯片贏得先機。

半導體領先企業推進Liberal GT的發展

先進工藝下，晶體管規模呈指數級遞增，設計復雜程度也與日俱增。標準單元庫發揮著不可替代的基石作用，是組成數字集成電路的基本構件。對最終芯片的PPA（性能、功耗、面積）表現有重要影響。

然而，這塊“基石”的構建過程——單元庫特征化提取（Library Characterization，在不同PVT組合的條件下，對標準單元進行SPICE仿真，生成業界標準的.lib時序模型文件的過程），正逐漸成為制約先進工藝節點芯片設計效率的重大瓶頸。伴隨PVT的組合數量爆發式增長，芯片設計中的單元類型與數量大幅增加，相關模型的復雜程度也隨之急劇攀升。

這一切致使特征化提取所需的計算量呈幾何級數增長。在傳統設計流程里，完成一套完整的標準單元庫特征化提取，耗時數周甚至數月已成為常態。這不僅延緩了芯片設計的整體進度，消耗著寶貴的研發窗口期，還增加了項目的迭代成本與風險。EDA行業迫切需要一場技術革新，以打破這一“時間困局”。

破局而出：Empyrean Liberal 單元庫特征化解決方案

華大九天副總經理、EDA工程中心總經理董森華表示：“面對先進工藝單元庫特征化挑戰，華大九天推出了業界領先的單元庫特征化提取和驗證解決方案——Empyrean Liberal。它并非單一的工具節點，而是一個覆蓋’高精度提取 - AI 加速 - 質量驗證’全流程的綜合性平臺，旨在為用戶提供快速、精準且可靠的標準單元庫時序和功耗模型生成能力。Liberal GT 是 Liberal 家族的核心成員，它通過集成基于 CPU-GPU 異構計算框架，以10X的提速能力，開啟了 K 庫效率的新紀元。 ”

核心引擎升級：Liberal GT 引爆K庫速度革命

單元庫特征化提取過程中的海量SPICE仿真，需要對單個cell調用數百萬次計算任務，這與GPU的并行計算模型高度契合。Liberal GT敏銳地察覺到了這一點，通過與 CPU-GPU 異構計算的SPICE仿真器Empyrean ALPS GT深度集成，將這一具有革命性的計算模式引入到了單元庫特征化提取流程中。 這正是Liberal GT實現性能飛躍的底層邏輯。

Liberal GT 的技術革新主要體現在：

CPU-GPU 異構計算框架：Liberal GT不再單純依賴CPU，而是將計算負載進行智能化分配，交由CPU和GPU共同承擔。其中，CPU負責任務調度、邏輯控制以及部分不適宜并行處理的計算工作；而GPU則專注于執行海量的、可并行的SPICE仿真任務。二者分工明確、配合默契，將混合計算硬件的綜合性能發揮到了極致。

小任務并行化海量求解算法：鑒于單元庫特征化提取中每個仿真任務計算量較小，但總任務量極為龐大的特性，Liberal GT研發出了創新的海量求解算法。該算法能夠對成千上萬個獨立的仿真任務進行高效批處理與打包，一次性將其“輸送”至GPU的數千個核心同時進行計算，從而最大程度地挖掘了GPU的并行計算潛力。

高效的任務調度與資源管理機制：在異構計算環境下，高效調度任務、管理數據流轉是決定最終效率的關鍵所在。Liberal GT具備智能的任務調度機制，能夠實時監測CPU與GPU的負載狀況，動態調整任務分配策略，減少數據傳輸延遲和計算等待時間，確保整個硬件系統以最高效率穩定運行。

性能飛躍：實測數據見證壓倒性優勢

在多個客戶案例的測試中，Liberal GT呈現出了驚人的平均10X量級的性能提升：

從圖中可以發現，無論是對于CCS模型，還是更為復雜的LVF模型，Liberal GT均實現了近乎一個數量級的性能提升，最高加速比可達15.3倍！過去完成復雜的LVF K 庫任務需要耗費近三天（69小時），如今僅需7個小時。在先進工藝里，面對上千個 cell，原本需通宵運行的任務，現在能在極短時間內完成為芯片設計企業帶來了顛覆性的戰略價值：

支持更多PVT Corner：在相同的時間范圍內，能夠完成更多、更全面的PVT組合特征化提取，從而構建更為魯棒、覆蓋范圍更廣的單元庫，有效降低流片風險。

降低硬件成本：一臺配備GPU的服務器所提供的K庫“產能”，遠遠超過多臺純CPU服務器，顯著提升了計算資源的投資回報率。

促進設計優化與創新：設計人員可以更快地完成單元庫特征化，從而支持更快速的設計迭代和PPA優化。

加速產品上市TTM（Time To Market）：設計團隊能夠更迅速地獲取所需的標準單元庫，進而縮短從前端到后端的整體設計周期。

全面與精準：速度之外，Liberal對質量的堅守

Liberal GT在追求極致速度的同時，始終未對精度和質量做出任何妥協，確保了所生成單元庫具備簽核級品質：

全面的單元類型支持：無論是基礎單元（如Inverter/Buffer/MUX/DFF等）、復雜單元（如多位觸發器Multi-bit Flip-Flops、低功耗單元Low-power Cells），還是用戶自定義的特殊單元，都能給予全面支持。

先進的時序模型生成：完美支持NLDM/NLPM/CCS/CCSP/CCSN/LVF等全系列時序模型，尤其是對先進工藝節點簽核極為關鍵的LVF模型，保障了時序分析精度。

內置的質量驗證流程：能夠便捷地比較兩個庫之間的數據、屬性和結構差異，對比CCS和NLDM數據精度，開展電壓/溫度敏感性分析，校驗內插值精度等。

結語：擁抱算力新范式，筑牢堅實“芯”基石

Liberal GT創新性地采用CPU-GPU異構計算技術，成功突破了標準單元庫特征化提取的瓶頸，將K庫處理時間從以“月”為單位大幅壓縮至以“天”為單位這并非僅僅是工具性能的簡單線性提升，而是由算力革命所推動的設計方法學范式的重大轉變。這種方法學的革新，為全球芯片設計者提供了穩固且敏捷的“基石”構建能力，助力他們在激烈的市場競爭中始終保持領先地位，為萬物智聯的數字世界注入核心動力。

北京華大九天科技股份有限公司（簡稱“華大九天”）成立于2009年，一直聚焦于EDA工具的開發、銷售及相關服務業務，致力于成為全流程、全領域、全球領先的EDA提供商。

華大九天主要產品包括全定制設計平臺EDA工具系統、數字電路設計EDA工具、晶圓制造EDA工具、先進封裝設計EDA工具和3DIC設計EDA工具等軟件及相關技術服務。其中，全定制設計平臺EDA工具系統包括模擬電路設計全流程EDA工具系統、存儲電路設計全流程EDA工具系統、射頻電路設計全流程EDA工具系統和平板顯示電路設計全流程EDA工具系統；技術服務主要包括基礎IP、晶圓制造工程服務及其他相關服務。產品和服務主要應用于集成電路設計、制造及封裝領域。

華大九天總部位于北京，在南京、成都、深圳、上海、香港、廣州、北京亦莊、西安和天津等地設有全資子公司，在武漢、廈門、蘇州等地設有分支機構。