后疫情時(shí)代，全新的供應(yīng)變局，以及汽車電子等行業(yè)帶來(lái)的爆發(fā)式增長(zhǎng)需求，讓整個(gè)半導(dǎo)體行業(yè)尤其是芯片，徹底從“幕后”走向“臺(tái)前”。

“隨著各領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品的需求急劇增長(zhǎng)，行業(yè)正面臨著半導(dǎo)體與系統(tǒng)復(fù)雜性日益提升、成本飆升、上市時(shí)間緊迫以及人才短缺等多重挑戰(zhàn)。在此背景下，掌握半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的前沿技術(shù)和創(chuàng)新工具成為企業(yè)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新、保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。”日前，在西門(mén)子EDA年度技術(shù)峰會(huì) “Siemens EDA Forum 2024” 的媒體溝通會(huì)上，西門(mén)子數(shù)字化工業(yè)軟件Siemens EDA Silicon Systems首席執(zhí)行官M(fèi)ike Ellow如此談到。

在他看來(lái)，EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）技術(shù)就是讓半導(dǎo)體設(shè)計(jì)充滿活力的關(guān)鍵。隨著人工智能（AI）、數(shù)字孿生與云計(jì)算等新技術(shù)賦能，西門(mén)子EDA將持續(xù)為IC與系統(tǒng)設(shè)計(jì)注入活力，幫助客戶以及合作伙伴挖掘產(chǎn)業(yè)發(fā)展新機(jī)遇。

西門(mén)子數(shù)字化工業(yè)軟件Siemens EDA Silicon Systems首席執(zhí)行官M(fèi)ike Ellow

軟件定義、硅片賦能

Mike Ellow指出，當(dāng)今世界經(jīng)歷著日新月異的變化，這個(gè)變化的核心主導(dǎo)因素就是半導(dǎo)體。

他強(qiáng)調(diào)，幾年前的疫情是引起全球?qū)τ诎雽?dǎo)體重視的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。手機(jī)、筆記本電腦等大量互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求推動(dòng)人類生活出現(xiàn)前所未有的互聯(lián)互通，半導(dǎo)體元器件需求急劇上升，由此也出現(xiàn)了半導(dǎo)體供應(yīng)短缺。進(jìn)一步地，由缺芯帶來(lái)的供應(yīng)鏈問(wèn)題促使世界各國(guó)都在加快建設(shè)一個(gè)穩(wěn)定的、安全的、可靠的半導(dǎo)體供應(yīng)體系。

在這些半導(dǎo)體行業(yè)趨勢(shì)之下，如今還有更多的推力在推動(dòng)行業(yè)變革。在Mike Ellow看來(lái)，過(guò)去幾年，人工智能的方興未艾讓半導(dǎo)體設(shè)計(jì)充滿無(wú)限可能；與此同時(shí)，受可持續(xù)發(fā)展理念加持，行業(yè)正在重金投資打造全球半導(dǎo)體生產(chǎn)系統(tǒng)，包括培訓(xùn)工人、提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)等。

基于以上背景，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)IBS預(yù)測(cè)，隨著半導(dǎo)體整體市場(chǎng)需求不斷攀升，投資進(jìn)駐，產(chǎn)能上漲，預(yù)計(jì)到2030年半導(dǎo)體整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1萬(wàn)億美金。

萬(wàn)億市場(chǎng)空間背后，實(shí)際整個(gè)半導(dǎo)體系統(tǒng)設(shè)計(jì)也將面臨著軟件變革。

以汽車電子為例，Mike Ellow表示，當(dāng)前造車系統(tǒng)設(shè)計(jì)是“以軟件定義、以硅片賦能”。以往整車各結(jié)構(gòu)與層級(jí)之間相對(duì)獨(dú)立，整車需求會(huì)被拆解成不同的單元，比如拆解成發(fā)動(dòng)機(jī)、ECU、硅片等。各團(tuán)隊(duì)相對(duì)來(lái)說(shuō)也是半獨(dú)立的，各項(xiàng)目完成后再進(jìn)行整合，但其中不得不出現(xiàn)妥協(xié)與犧牲。

然而到了今天，通過(guò)軟件定義，EDA所服務(wù)行業(yè)的設(shè)計(jì)流程將大大不同。各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)相互依存、相互影響，從設(shè)計(jì)的優(yōu)化、驗(yàn)證、執(zhí)行、生產(chǎn)到最后的部署，都發(fā)生了改變。

“如果說(shuō)一個(gè)軟件出現(xiàn)了定義的變化，就會(huì)導(dǎo)致硅片變化，硅片變化以后會(huì)有不同的需求，新需求產(chǎn)生后會(huì)出現(xiàn)不同的功耗或熱參數(shù)，就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)硅片的封裝不一樣。在未來(lái)的汽車設(shè)計(jì)流程當(dāng)中，如果軟件定義出了變化，會(huì)影響到硅片的參數(shù)配置，進(jìn)而影響到電池的大小配置，電池大小決定了將來(lái)底盤(pán)的變化、剎車的變化、發(fā)動(dòng)機(jī)的變化……汽車的設(shè)計(jì)流程和以往是完全不一樣的?！盡ike Ellow談到。

當(dāng)然，不只汽車行業(yè)，在航天航空、消費(fèi)電子、工業(yè)、醫(yī)療等多領(lǐng)域，軟件都變得尤為重要。

西門(mén)子數(shù)字化工業(yè)軟件Siemens EDA Silicon Systems首席執(zhí)行官M(fèi)ike Ellow

值得注意的是，隨著摩爾定律的下探和芯片規(guī)模的不斷擴(kuò)展，行業(yè)對(duì)半導(dǎo)體所賦能的產(chǎn)品依賴性更為強(qiáng)烈，這也產(chǎn)生了一系列問(wèn)題。

Mike Ellow認(rèn)為，除了設(shè)計(jì)數(shù)量不斷激增，半導(dǎo)體和系統(tǒng)的復(fù)雜性呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，半導(dǎo)體成本和生產(chǎn)計(jì)劃的管理難度也在不斷增長(zhǎng)，以及還面臨人才短缺問(wèn)題。

在技術(shù)方面，設(shè)計(jì)與制造相比過(guò)去有了更強(qiáng)的相關(guān)性，如何要利用更加先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)技術(shù)，確保設(shè)計(jì)與制造走在前沿；在解決方案方面，如何在面臨多物理場(chǎng)、多系統(tǒng)、高復(fù)雜程度的情況下，要使用恰當(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；在人員賦能方面，如何利用AI賦能工程師，用數(shù)量和經(jīng)驗(yàn)相對(duì)更少的工程師達(dá)到前所未有的更高容量的設(shè)計(jì)……西門(mén)子EDA認(rèn)為，這是回答上述問(wèn)題的關(guān)鍵。

總體上，行業(yè)需要構(gòu)建一個(gè)開(kāi)放交流的、沒(méi)有專有化標(biāo)準(zhǔn)和強(qiáng)制限制條件的生態(tài)系統(tǒng)平臺(tái)，能夠服務(wù)連接多個(gè)公司，推動(dòng)各方協(xié)作與共贏。并且，該生產(chǎn)系統(tǒng)需具備前沿的先進(jìn)技術(shù)和制造工藝；并能夠吸引全球政府投資，構(gòu)筑穩(wěn)健的供應(yīng)鏈生態(tài)。

AI、3D IC、數(shù)字孿生技術(shù)賦能EDA

在后摩爾時(shí)代，先進(jìn)封裝特別是異構(gòu)集成已成為行業(yè)關(guān)注的另一個(gè)焦點(diǎn)。作為實(shí)現(xiàn)異構(gòu)集成的兩種重要技術(shù)——3D IC（三維集成電路）和Chiplet（小芯片）也是西門(mén)子EDA本次在會(huì)上一直強(qiáng)調(diào)的半導(dǎo)體核心賦能點(diǎn)。

3D IC被認(rèn)為是對(duì)摩爾定律的續(xù)寫(xiě)，通過(guò)3D IC，可以將硅晶圓或裸晶垂直堆疊在同一個(gè)封裝中。與傳統(tǒng)的二維封裝相比，3D IC平臺(tái)具有更高的封裝密度、更低的功耗和更高的性能。?Chiplet技術(shù)則可以降低設(shè)計(jì)成本、降低制造成本、提升性能和集成度、加速產(chǎn)品上市時(shí)間。

IBS預(yù)測(cè)，到2030年，Chiplet的年復(fù)合增長(zhǎng)率會(huì)增長(zhǎng)至44%，也就是說(shuō)未來(lái)是Chiplet的天下。

目前，西門(mén)子EDA正積極投入基于先進(jìn)制造工藝的芯片設(shè)計(jì)工具。不過(guò)，Mike Ellow也坦言，隨著市場(chǎng)規(guī)模不斷攀升，未來(lái)3D IC設(shè)計(jì)系統(tǒng)會(huì)面臨巨大的復(fù)雜性，晶體管的數(shù)量可能會(huì)到1萬(wàn)億個(gè)。整個(gè)3D IC影響整個(gè)EDA的產(chǎn)品組合，從協(xié)同設(shè)計(jì)開(kāi)始，到驗(yàn)證、多物理場(chǎng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，再到最后的制造，以及產(chǎn)品的生命周期管理。

據(jù)介紹，為加速系統(tǒng)設(shè)計(jì)，西門(mén)子EDA早些時(shí)候發(fā)布了加速各領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計(jì)的新硬件平臺(tái)，包括硬件加速仿真的Veloce Strato CS，用于企業(yè)原型設(shè)計(jì)（enterprise prototyping，企業(yè)級(jí)生產(chǎn)系統(tǒng)或產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)）的Veloce Primo CS，以及用于軟件原型設(shè)計(jì)（software prototyping）的Veloce proFPGA CS。

此外，在云、AI與數(shù)字孿生等技術(shù)底座部署方面，西門(mén)子EDA也能為客戶提供完善的軟件產(chǎn)品。而為在AI浪潮中斬獲先機(jī)，據(jù)悉，西門(mén)子EDA自2017年就收購(gòu)了專注于研究人工智能的公司Solido，由此開(kāi)始了AI技術(shù)的開(kāi)展和部署。

西門(mén)子數(shù)字化工業(yè)軟件Siemens EDA全球副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理凌琳曾指出，EDA本質(zhì)是為降本增效。在AI的賦能下，EDA工具還將使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加高效，協(xié)同設(shè)計(jì)更優(yōu)。

西門(mén)子數(shù)字化工業(yè)軟件Siemens EDA全球副總裁兼中國(guó)區(qū)總經(jīng)理凌琳

在數(shù)字孿生方面，西門(mén)子EDA去年底宣布與AWS、Arm達(dá)成合作，將PAVE360數(shù)字孿生解決方案帶到云上，用于進(jìn)行云上的軟件定義汽車開(kāi)發(fā)加速。

值得一提的是，面對(duì)硅片在物理越來(lái)越接近極限，EDA工具創(chuàng)新難度和機(jī)會(huì)越來(lái)越小的爭(zhēng)議，Mike Ellow強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前摩爾定律并未失效，只是發(fā)展的速度與時(shí)間節(jié)點(diǎn)變慢，未來(lái)行業(yè)將會(huì)應(yīng)對(duì)更多數(shù)量的晶體管。

“通向未來(lái)的路線圖去看芯片代工廠的預(yù)測(cè)，未來(lái)十年期待有一個(gè)更小尺寸的晶體管出現(xiàn)。除了出現(xiàn)更小尺寸的元件以外，將來(lái)還有更多數(shù)量的晶體管，這也給EDA的工具創(chuàng)新帶來(lái)了諸多機(jī)會(huì)。在未來(lái)，功率、良率還是需要EDA的工具創(chuàng)新才能獲得?！盡ike Ellow補(bǔ)充道。

基于不斷崛起的中國(guó)市場(chǎng)，中國(guó)半導(dǎo)體市場(chǎng)的快速發(fā)展，給EDA工具廠商帶來(lái)了很大的市場(chǎng)機(jī)遇，同時(shí)伴隨著中國(guó)本土的EDA廠商不斷成長(zhǎng)，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)也在加劇。

凌琳直言，過(guò)去幾年，中國(guó)市場(chǎng)容量越來(lái)越大，本土EDA企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生，整個(gè)市場(chǎng)規(guī)模在變大，這是一個(gè)非常好的現(xiàn)象。本土競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)是好事。充分競(jìng)爭(zhēng)、充分盈利，競(jìng)爭(zhēng)可以促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新。而如何要抓住更多市場(chǎng)？需要以客戶為中心，實(shí)現(xiàn)EDA工具及其解決方案的創(chuàng)新；并且要提高思維維度、與時(shí)俱進(jìn)，在降本增效上發(fā)力。

“今天的半導(dǎo)體技術(shù)已經(jīng)成為眾多行業(yè)發(fā)展的核心，而究其根本，EDA工具是最重要的動(dòng)能。西門(mén)子EDA將系統(tǒng)設(shè)計(jì)的集成方法與EDA解決方案相結(jié)合，以AI技術(shù)賦能，提供全面且跨領(lǐng)域的產(chǎn)品組合，同時(shí)支持開(kāi)放的生態(tài)系統(tǒng)，與本土及國(guó)際產(chǎn)業(yè)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(guó)半導(dǎo)體行業(yè)的創(chuàng)新升級(jí)?！绷枇諒?qiáng)調(diào)。

隨著越來(lái)越多的潛能釋放，在激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，西門(mén)子EDA在 2023財(cái)年實(shí)現(xiàn)了同比14%的業(yè)績(jī)?cè)鲩L(zhǎng)（不包含硅片IP），連續(xù)3個(gè)季度實(shí)現(xiàn)營(yíng)收同比增長(zhǎng)。目前，EDA已經(jīng)成為西門(mén)子內(nèi)部的優(yōu)先投資對(duì)象。

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