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半導體產(chǎn)業(yè)的空前機遇，EDA工具的新需求
根據(jù)美國半導體行業(yè)協(xié)會（SIA）最新預(yù)測，2024年全球半導體銷售額將達6112億美元，同比增長15.8%。
市場研究機構(gòu)TechInsights的預(yù)測顯示，全球半導體銷售額在2030年預(yù)計將達到1萬億美元，其中人工智能（AI）技術(shù)是背后的重要推動力。近日，在2024 西門子 EDA 技術(shù)峰會上，西門子EDA Silicon Systems首席執(zhí)行官Mike Ellow也向我們傳遞了同樣的信息，即“在過去幾年隨著人工智能的方興未艾，整個人工智能可以讓半導體設(shè)計充滿無限可能，因為大家可以利用人工智能賦能給人類能力去設(shè)計芯片?！?/p>
西門子EDA Silicon Systems首席執(zhí)行官Mike Ellow 圖源：西門子EDA
除人工智能技術(shù)外，另一個重要推手是全球各國對可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注和實際投入，“半導體為可持續(xù)發(fā)展提供了一種解決方案。各國對于半導體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展投資之前只是處于承諾階段，但在最近一年半的時間內(nèi)，我們看到這些國家開始把真金白銀花出去了，這其中最靠前的國家就是日本?！盡ike如是說。
半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背后則是對EDA工具軟件的新需求和新挑戰(zhàn)，在Mike的介紹中，系統(tǒng)設(shè)計將會完全不同，以汽車的設(shè)計為例，通常整車的設(shè)計需求會拆解成不同的單元，比如拆解成發(fā)動機、ECU、硅片等，由不同的團隊來半獨立完成后再做整合，這個整合過程當中可能不得不做一些妥協(xié)，但最終項目可以完成。“現(xiàn)在我們必須要以軟件定義、以硅片賦能才可以。因為各個設(shè)計領(lǐng)域的關(guān)系相互依存、相互影響，在這樣互聯(lián)互通的背景下，我們以前的范式必須改變。從設(shè)計的優(yōu)化、驗證、執(zhí)行、生產(chǎn)到最后的部署，有了這樣相互依存的關(guān)系以后，我們的方法和以前完全不一樣?！?/p>
可以理解在日益復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計環(huán)境下，如果能通過軟件和數(shù)字孿生技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計之初做到在虛擬環(huán)境下的充分仿真和驗證，可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)效率也降低產(chǎn)品試錯風險和成本。不只是汽車行業(yè)，其他各個行業(yè)都是如此，如Mike所言，“軟件變得尤為重要，這就意味著整個生態(tài)系統(tǒng)需要不斷演進，才能應(yīng)對這么高的復(fù)雜程度?！?/p>
新挑戰(zhàn)以及如何實現(xiàn)目標
當然，以西門子EDA為代表的EDA企業(yè)也面臨諸多挑戰(zhàn)，包括：
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(shè)計；
2. 技術(shù)方面，如何能夠利用更加先進的工藝節(jié)點技術(shù)確保設(shè)計更加具備制造感知性；
3. 解決方案方面，在面臨多物理場、多系統(tǒng)、高復(fù)雜程度的情況下，如何使用恰當?shù)墓ぞ?、方法論以及更加完整的?shù)字孿生實現(xiàn)這些功能。
機遇和挑戰(zhàn)面前，每家EDA企業(yè)會有自己的選擇和應(yīng)對以爭取更大的市場空間，我們看到西門子EDA與其他幾大頭部EDA企業(yè)不同之處在于，首先西門子EDA不做IP業(yè)務(wù)，而是聚焦在EDA工具產(chǎn)品本身，在EDA方向上，Mike強調(diào)西門子EDA的三大關(guān)注點包括：
加速系統(tǒng)設(shè)計。Mike 介紹，“在未來，我們需要有能力通過數(shù)字孿生在虛擬世界探索不同的架構(gòu)，探索不同的硅片配置，基于的基礎(chǔ)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(yōu)化的硅的配置，同時也可以促進軟件進一步的開發(fā)和發(fā)展?！?/p>
異構(gòu)和3D IC/Chiplet。未來3D IC設(shè)計系統(tǒng)面臨巨大的復(fù)雜性，晶體管的數(shù)量可能會達到上萬億個。整個3D IC工具的影響涉及到整個EDA的產(chǎn)品組合，從協(xié)同設(shè)計開始，到驗證，到新增加的多物理場，以及到最后的制造。要成功地打造3D IC會涉及到方方面面，不僅僅是半導體，會涉及到軟件、電子、生產(chǎn)、力學、物料清單（BOM）等等，一直到產(chǎn)品的生命周期管理，“沒有一家公司能夠像西門子這樣做得這么大而全?！盡ike表示。
先進工藝/制造。Mike指出，“先進節(jié)點制程的制造工藝持續(xù)不斷地快速增長，排名前50的這些半導體制造商當中有98%的公司選擇使用Calibre，在排名前10的半導體公司當中有7個使用Tessent，還有很多公司采用Solido來實現(xiàn)更多樣性的設(shè)計，所有這些產(chǎn)品都來自于西門子EDA?！?/p>
這里Mike特別強調(diào)，西門子EDA背后是西門子公司強大的產(chǎn)品體系和生態(tài)資源，這也是西門子EDA區(qū)別于其他EDA企業(yè)的另一個重要的競爭優(yōu)勢?！拔抑v的是沒有其他一家公司能夠像西門子一樣，而不是單只提到了西門子EDA。我們面臨這么多復(fù)雜需求的時候，不僅僅是EDA，包括西門子工業(yè)化軟件也需要在其中。因為在現(xiàn)在復(fù)雜的系統(tǒng)當中，要涉及到力學設(shè)計、產(chǎn)品生命周期管理、物料清單BOM的管理、多物理場的分析、熱力的分析、應(yīng)力的分析等等，除了EDA的產(chǎn)品組合之外，我們還需要更多的其他能力，而這種能力現(xiàn)在放眼全世界，在現(xiàn)在包括未來，是沒有公司能夠和西門子相媲美的?！?/p>
