想象顛覆設計，西門子EDA開啟系統設計新時代
發布時間：2024-09-23 作者：楊霞
9 月 19 日，西門子 EDA 年度技術峰會 “Siemens EDA Forum 2024” 在上海成功舉辦。本次大會匯聚眾多行業專家、意見領袖以及西門子技術專家、合作伙伴，聚焦 AI EDA 工具、汽車芯片、高端復雜芯片、3D IC 及電路板系統五大技術與應用場景，共同探討人工智能時代下 IC 與系統設計的破局之道。
中國半導體行業今年受到政策支持和技術創新的雙重鼓勵，顯示出強大的復蘇動能，IC 設計的需求及復雜性也隨之增長。西門子數字化工業軟件 Siemens EDA 全球副總裁兼中國區總經理凌琳先生在大會開幕致辭中表示： “今天的半導體技術已經成為眾多行業發展的核心，而究其根本，EDA 工具是最重要的動能。西門子 EDA 將系統設計的集成方法與 EDA 解決方案相結合，以 AI 技術賦能，提供全面且跨領域的產品組合，同時支持開放的生態系統，與本土及國際產業伙伴建立緊密合作，并肩探索下一代芯片的更多可能性，助力中國半導體行業的創新升級。”
投資優先，賦能產業
西門子數字化工業軟件西門子EDA Silicon Systems 首席執行官 Mike Ellow 先生出席大會，并于會上發表名為“激發想象力——綜合系統設計的新時代”的主題演講。
Mike Ellow 先生自豪道，排除硅片IP以外，西門子EDA在23財年實現了14%的同比增長，遙遙領先的營收和利潤率表現讓EDA成為西門子內部的優先投資對象。值得青睞源于：第一，EDA是客戶非常強大的合作伙伴；第二，EDA在西門子集團當中具有舉足輕重的影響力；第三，作為優先投資對象，持續不斷的創新拓寬產品線，更有利于服務客戶。
為什么西門子加大EDA投資呢？Mike Ellow 先生進一步解說，首先，當今世界經歷著日新月異的變化，這個變化的核心主導因素就是半導體。新冠疫情開始之后，由于手機和電腦等互聯網設備的交流猛增，加劇了半導體需求體量，甚至供應短缺。引起了各國對于半導體的極度重視。其次，隨著人工智能的方興未艾，整個人工智能可以讓半導體設計充滿無限可能，利用人工智能賦能工程師設計高級芯片。再次，公眾對可持續發展的關注。在全世界范圍內投資了百億甚至千億打造全球生產系統，培訓工人，提升產品設計和開發。雖然之前處于承諾階段，但是最近一年半的時間，看到許多國家真金白銀的投入，尤以日本表現顯著。因此，這些投資導致半導體整體市場需求不斷攀升，產能隨之水漲船高，預期2030年整個半導體市場規模將達1萬億美金。
正是在這種互聯互通的大趨勢之下，以前的范式必須改變，多小組不同企業共同從事同一個復雜的大型項目。產品從設計的優化、驗證、執行、生產到最后的部署，有了這樣相互依存的關系以后，思維模式也隨之發生改變。以汽車設計流程的變化而言，軟件定義汽車會影響到硅片的參數配置，進而影響到電池的大小，電池大小決定了將來底盤、剎車、發動機的變化，這一系列變化導致半導體行業處于更加龐大和復雜的系統閉環。半導體服務的這些領域，無論是航天航空、汽車、運輸、零售、電子產品、重型設備、醫療器械等等，軟件都變得尤為重要。這就意味必須賦能整個生態系統，需要不斷演進，才能應對高復雜性。
注入新活力，挖掘新機遇
“半導體的需求越來越強烈，對半導體所賦能的產品依賴性也更加強烈，這也產生了一系列問題。”Mike Ellow 先生如是表示。
因此對于西門子EDA而言，面臨以下幾個挑戰：
1.人員賦能，如何利用人工智能賦能工程師，用更少的工程師達到前所未有的更高容量的設計。
2.技術賦能，如何能夠利用更加先進的工藝節點技術確保設計更加具備制造感知性。
3.解決方案的賦能，如果在面臨多物理場、多系統、高復雜程度的情況下，如何使用恰當的工具、方法論以及更加完整的數字孿生實現這些功能。
當然，挑戰的同時也意味著更多的機遇。為此首先是概念的轉變，就是生態系統的開放性，不能過多強加一些專有化的標準、給諸多的限制條件，制約橫向工程技術的發展和交流。其次溝通順暢，因為在未來汽車的設計環境當中需要更多人員不同學科的協同操作。再次，對于整個生產系統的要求。第一就是要有前沿的先進技術和制造。在未來將會應對更多數量的晶體管以及更小型的器械大小，必須能夠解決問題并進行生產制造。第二，有了全球政府間的投資，將有非常穩健的供應鏈和全球硅的可用性，滿足未來龐大的設計需要。
西門子EDA現在有先進的異構集成方法，這其中指的就是3D IC和chiplet形成的生態系統。
第一，先進系統設計的流程。在未來，有能力通過數字孿生在虛擬世界探索不同的架構，探索不同的硅片配置，其基礎可以是真實的軟件工作量，也可以是仿真的軟件工作量，通過不同的探索可以得出最終最優化的硅的配置，同時也可以促進軟件進一步的開發和發展。
第二，先進的3D IC，這個對所有產品線都是非常重要的。
第三，制造感知先進的工藝節點的設計，需要在技術方面持續不斷地創新，保持技術走在最前沿。
最后軟件定義、硅片賦能的系統設計，再加上西門子史無前例最全面的數字孿生，包括會出現的新技術、工裝、方法論以及所提供的互聯互通的解決方案，從而不斷推進整個生態系統的發展。
值得一提的是，隨著西門子EDA有了硅片生命周期管理以后，可以更好地監測整個系統在運行當中的表現，形成更加完整的閉環，并把這個閉環信息反饋到設計環境。比如一個資產運行的時候背后有成千上百萬數據，這些數據不僅僅局限于設備本身。通過設備和其他設備相互交互的情況，在整個生態系統當中發揮了什么作用，可以更多地尋找數據的安全性，以及將來數據變現的能力。
Mike Ellow 先生說道，“西門子EDA在不久前發布了行業首個三合一的產品 —— 三個硬件平臺分別是硬件的加速仿真、企業原型驗證、軟件原型驗證，這其中我們使用了自己客戶的產品-AMD VP1902的芯片。這些新一代的硬件平臺比上一代的表現更加優越，可拓展性達到了480億門。通過硬件加速仿真可以打造正確的硬件，企業原型驗證幫助我們有正確的固件和軟件，軟件原型驗證可以讓我們有正確的軟件和系統。”
同時，他透露，在3D IC方面chiplet的預測，到2030年，Chiplet市場的年復合增長率約達44%，也就表示未來是chiplet的未來。同時代表未來3D IC設計系統會面臨巨大的復雜性，晶體管的數量可能會到1萬億個。
此外，整個3D IC工具的影響涉及到整個EDA的產品組合，在系統設計的優化、驗證、執行、部署方面，需要更加開放和靈活。除了EDA的產品組合之外，還需要更多的其他能力，很少有能和西門子這樣大而全相媲美的企業。
目前，排名前50的半導體制造商當中有98%的公司都選擇使用了Calibre，在排名前10的半導體公司當中有7個都使用了Tessent，還有很多公司都使用了Solido從事多樣性的設計，這些產品都來自于西門子EDA。
未來可及，AI不是夢
西門子數字化工業軟件Siemens EDA 全球副總裁兼亞太區技術總經理 Lincoln Lee 表示： “隨著 AI、汽車電子、3D IC 封裝等先進技術的蓬勃發展，芯片設計需求日益復雜。為了應對這一挑戰，需要與時俱進且切合需求的 EDA 工具來全面滿足行業需求。西門子 EDA 不斷加強技術研發，并結合西門子在工業軟件領域的領先能力，從設計、驗證再到制造，幫助客戶提升設計效率以及可靠性，在降低成本的同時，縮短開發周期。”
西門子 EDA將繼續使用云和人工智能作為技術底座，設計了一個“云就緒”Flight plans。這樣一個場景按需索取的模式，希望人工智能所得出的結果具有可預測性，并且是可以重復出現的，避免“AI幻覺”。
西門子 EDA非常在意客戶需求，如果需要訓練大語言模型，需要客戶自己的數據來訓練自己的模型，并且確保信息是高度機密的，不會泄露給其他競爭對手，這就是人工智能賦能的結果。
Mike Ellow 先生認為，人工智能的特征遍布在所有的產品當中，并不是在某一個單獨的產品當中，在未來更加如此。人們會擔心未來的生成式AI會讓他們失業，但在EDA領域，生成式AI其實就是用來提升工程師的產能。西門子EDA把基礎設施都搭好，融入到基礎設施和平臺當中，直接提升數據科學家的工作效率，這就是西門子EDA的生成式AI。
那么，西門子EDA能夠給行業帶來什么樣的改變？Mike Ellow 先生透露，西門子EDA還有許多未釋放出來的巨大潛力，不僅僅是西門子EDA技術，同時還要結合西門子產品生命周期管理的軟件以及其他機械方面的能力。如何能夠整合這些技術，充分利用這些技術是非常重要的，這也是帶來的改變之一。然而前提之一，就是西門子EDA的工作必須是世界首屈一指的，在過去一年員工數量增加為歷史之最，西門子看到了EDA走在復雜系統的最前端。
由此可見，大家在將來會目睹西門子EDA兩個方面的發力點，一方面將會加速人工智能的呈現，第二方面會增強對于人工智能能力的聲量。