半導(dǎo)體三大增長(zhǎng)引擎，EDA企業(yè)如何把握

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的空前機(jī)遇，EDA工具的新需求

根據(jù)美國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）最新預(yù)測(cè)，2024年全球半導(dǎo)體銷售額將達(dá)6112億美元，同比增長(zhǎng)15.8%。

市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)TechInsights的預(yù)測(cè)顯示，全球半導(dǎo)體銷售額在2030年預(yù)計(jì)將達(dá)到1萬(wàn)億美元，其中人工智能（AI）技術(shù)是背后的重要推動(dòng)力。近日，在2024 西門子 EDA 技術(shù)峰會(huì)上，西門子EDA Silicon Systems首席執(zhí)行官M(fèi)ike Ellow也向我們傳遞了同樣的信息，即“在過(guò)去幾年隨著人工智能的方興未艾，整個(gè)人工智能可以讓半導(dǎo)體設(shè)計(jì)充滿無(wú)限可能，因?yàn)榇蠹铱梢岳萌斯ぶ悄苜x能給人類能力去設(shè)計(jì)芯片?！?/p>

西門子EDA Silicon Systems首席執(zhí)行官M(fèi)ike Ellow 圖源：西門子EDA

除人工智能技術(shù)外，另一個(gè)重要推手是全球各國(guó)對(duì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)注和實(shí)際投入，“半導(dǎo)體為可持續(xù)發(fā)展提供了一種解決方案。各國(guó)對(duì)于半導(dǎo)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(shí)間內(nèi)，我們看到這些國(guó)家開始把真金白銀花出去了，這其中最靠前的國(guó)家就是日本?！盡ike如是說(shuō)。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的背后則是對(duì)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(jì)將會(huì)完全不同，以汽車的設(shè)計(jì)為例，通常整車的設(shè)計(jì)需求會(huì)拆解成不同的單元，比如拆解成發(fā)動(dòng)機(jī)、ECU、硅片等，由不同的團(tuán)隊(duì)來(lái)半獨(dú)立完成后再做整合，這個(gè)整合過(guò)程當(dāng)中可能不得不做一些妥協(xié)，但最終項(xiàng)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?yàn)楦鱾€(gè)設(shè)計(jì)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(jì)的優(yōu)化、驗(yàn)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。“

可以理解在日益復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)境下，如果能通過(guò)軟件和數(shù)字孿生技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)之初做到在虛擬環(huán)境下的充分仿真和驗(yàn)證，可以大大提高產(chǎn)品開發(fā)效率也降低產(chǎn)品試錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)和成本。不只是汽車行業(yè)，其他各個(gè)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(gè)生態(tài)系統(tǒng)需要不斷演進(jìn)，才能應(yīng)對(duì)這么高的復(fù)雜程度?！?/p>

新挑戰(zhàn)以及如何實(shí)現(xiàn)目標(biāo)

當(dāng)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(dá)到前所未有的更高容量的設(shè)計(jì)；
2. 技術(shù)方面，如何能夠利用更加先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)確保設(shè)計(jì)更加具備制造感知性；
3. 解決方案方面，在面臨多物理場(chǎng)、多系統(tǒng)、高復(fù)雜程度的情況下，如何使用恰當(dāng)?shù)墓ぞ?、方法論以及更加完整的?shù)字孿生實(shí)現(xiàn)這些功能。

機(jī)遇和挑戰(zhàn)面前，每家EDA企業(yè)會(huì)有自己的選擇和應(yīng)對(duì)以爭(zhēng)取更大的市場(chǎng)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(qiáng)調(diào)西門子EDA的三大關(guān)注點(diǎn)包括：

加速系統(tǒng)設(shè)計(jì)。Mike 介紹，“在未來(lái)，我們需要有能力通過(guò)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(shí)的軟件工作量，也可以是仿真的軟件工作量，通過(guò)不同的探索可以得出最終最優(yōu)化的硅的配置，同時(shí)也可以促進(jìn)軟件進(jìn)一步的開發(fā)和發(fā)展?！?/p>

異構(gòu)和3D IC/Chiplet。未來(lái)3D IC設(shè)計(jì)系統(tǒng)面臨巨大的復(fù)雜性，晶體管的數(shù)量可能會(huì)達(dá)到上萬(wàn)億個(gè)。整個(gè)3D IC工具的影響涉及到整個(gè)EDA的產(chǎn)品組合，從協(xié)同設(shè)計(jì)開始，到驗(yàn)證，到新增加的多物理場(chǎng)，以及到最后的制造。要成功地打造3D IC會(huì)涉及到方方面面，不僅僅是半導(dǎo)體，會(huì)涉及到軟件、電子、生產(chǎn)、力學(xué)、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(jìn)工藝/制造。Mike指出，“先進(jìn)節(jié)點(diǎn)制程的制造工藝持續(xù)不斷地快速增長(zhǎng)，排名前50的這些半導(dǎo)體制造商當(dāng)中有98%的公司選擇使用Calibre，在排名前10的半導(dǎo)體公司當(dāng)中有7個(gè)使用Tessent，還有很多公司采用Solido來(lái)實(shí)現(xiàn)更多樣性的設(shè)計(jì)，所有這些產(chǎn)品都來(lái)自于西門子EDA?！?/p>

這里Mike特別強(qiáng)調(diào)，西門子EDA背后是西門子公司強(qiáng)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(gè)重要的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?！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(shí)候，不僅僅是EDA，包括西門子工業(yè)化軟件也需要在其中。因?yàn)樵诂F(xiàn)在復(fù)雜的系統(tǒng)當(dāng)中，要涉及到力學(xué)設(shè)計(jì)、產(chǎn)品生命周期管理、物料清單BOM的管理、多物理場(chǎng)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(lái)，是沒有公司能夠和西門子相媲美的。”