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西門子EDA:構建數(shù)字化創(chuàng)新“底座”,驅動智能未來

http://www.debgrams.com 2022-07-22 10:39 來源:西門子工業(yè)業(yè)務領域

  伴隨5G、汽車電子、人工智能及物聯(lián)網等技術的不斷發(fā)展,全球半導體產業(yè)需求也保持持續(xù)增長態(tài)勢,根據(jù)半導體行業(yè)權威機構世界半導體貿易統(tǒng)計協(xié)會(WSTS)發(fā)布的數(shù)據(jù),2022年全球半導體市場預計增長16.3%。

  與此同時,新技術的落地與融合也進一步加速各行各業(yè)的數(shù)字化轉型,企業(yè)需要利用創(chuàng)新和數(shù)字化方法開拓新的市場規(guī)則,將電氣、電子、軟件和機械與智能商業(yè)環(huán)境、智能工廠、智能基礎設施等系統(tǒng)整合為自成一體的生態(tài)系統(tǒng),從而確立和鞏固市場領導者的地位,而這不僅僅意味著作為數(shù)字化核心的半導體產業(yè)會呈現(xiàn)出指數(shù)級增長,同時也意味著更復雜、更精細的差異化IC需求,在這種趨勢下,很多企業(yè)都將芯片的開發(fā)與迭代納入內部組織,或者與專業(yè)公司合作進行IC定制,以形成差異化的競爭優(yōu)勢。

  從EDA到系統(tǒng),造就創(chuàng)新基石

  EDA(電子設計自動化)被譽為半導體產業(yè) “皇冠上的明珠”,如何通過技術革新,聯(lián)動產業(yè)上下游應對逐漸增加的市場挑戰(zhàn),是數(shù)字化時代下的EDA領域無法繞開的核心命題。

  2017年,專注于電氣自動化、工業(yè)自動化、工業(yè)數(shù)字化的西門子洞悉了將電子設計連接至大型系統(tǒng)的行業(yè)需求,收購Mentor Graphics(現(xiàn)西門子EDA),完善了其電子集成電路和系統(tǒng)設計、仿真及制造解決方案的布局,進一步拓展了數(shù)字化企業(yè)軟件的整合能力;而承載了西門子EDA的西門子數(shù)字化工業(yè)軟件部門,也實現(xiàn)了跨工程學科的數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)設計,通過集成式產品設計解決方案幫助客戶樹立系統(tǒng)性思維。

  在隨后的五年里,西門子陸續(xù)收購了一系列與芯片設計有關的公司,并將其并入西門子EDA,從布局布線軟件開發(fā)商Avatar到IP解決方案供應商Fractal Technologies;從信息服務商Supplyframe到形式驗證軟件供應商OneSpin, 從監(jiān)測和分析解決方案提供商UltraSoC到原型驗證解決方案proFPGA,西門子EDA在此基礎上不斷加固在布局布線技術、fab-to-field工廠現(xiàn)場分析能力、集成電路完整性驗證解決方案以及驗證IP模塊和設計等方面的能力,逐漸完善涵蓋IC設計與驗證、IC封裝與制造、電子系統(tǒng)以及延伸至產品生命周期管理(PLM)及分析領域的全鏈條解決方案,從根本上提升客戶的數(shù)字化創(chuàng)新能力。

  兩個方向,助力數(shù)字化進程

  具體而言,西門子EDA助力數(shù)字化創(chuàng)新的核心在于把握兩個基本方向:一個是以最終系統(tǒng)為導向的IC設計;另一個是針對PCB和下一代電子系統(tǒng)。

  ▲始于以最終系統(tǒng)為導向的IC設計

  西門子EDA圍繞技術擴展,設計擴展與系統(tǒng)擴展提供滿足下一代IC設計的創(chuàng)新解決方案:其與晶圓代工廠合作伙伴和客戶密切合作,為每個新的技術節(jié)點提供簽核質量的Calibre®物理驗證、光學近似效應修正(RET/OPC)和 Tessent測試與良率提升工具,以及先進異構封裝解決方案,使客戶能夠使用芯粒(chiplets)和堆疊芯片的方法來開發(fā)2.5D /3D IC封裝產品,從而幫助設計團隊滿足PPA要求;其新推出的Symphony Pro 平臺,以全面、直觀的可視化調試集成環(huán)境支持新的Accellera標準化驗證方法,使得生產效率比傳統(tǒng)解決方案提升多達10倍;同時,為了更好地應對不斷增長的容量和計算能力挑戰(zhàn),西門子EDA還提供一系列云計算解決方案,為計算密集型驗證任務,提供高性能的云配置。

  面向大勢所趨的人工智能與機器學習技術,西門子EDA提供高階綜合工具——Catapult HLS,設計團隊可將C代碼綜合為RTL代碼,然后使用Catapult HLS來驗證算法的總體性能,并在從C級設計到實施的整個流程中使用PowerPro功耗分析,確保設計不會偏離預期的功耗預算;同時,西門子EDA的Solido產品可利用機器學習快速進行特征向量庫的生成和提取,以更少的時間實現(xiàn)更高的驗證精度,并將所得數(shù)據(jù)以可視化方式呈現(xiàn);而Tessent測試與良率提升工具可提供診斷驅動的良率分析(DDYA)方法,貫穿產品生命周期的完整測試,使用物理版圖數(shù)據(jù)來改善測試和良率分析,可將發(fā)現(xiàn)良率損失根本原因的周期時間縮短75~90%。

  針對系統(tǒng)設計與系統(tǒng)制造需求,西門子EDA的產品與西門子數(shù)字化工業(yè)軟件的解決方案相結合,提供真正的系統(tǒng)級、跨學科、綜合性的數(shù)字孿生,考量從芯片設計到機電一體化的系統(tǒng)方案設計。西門子的PAVE360涵蓋了汽車軟、硬件子系統(tǒng)、整車模型、傳感器數(shù)據(jù)融合、交通流量等場景,還要覆蓋智能城市的仿真環(huán)境,以數(shù)字孿生為核心,為下一代自動駕駛系統(tǒng)芯片的研發(fā)提供了一個跨汽車生態(tài)系統(tǒng)、多供應商協(xié)作的綜合環(huán)境,能夠對所有自動駕駛系統(tǒng)核心的傳感/決策/執(zhí)行范例進行完整的閉環(huán)驗證,在芯片投片之前就可以模擬和預估芯片的性能和功耗。

  ▲下一代電子系統(tǒng)設計的數(shù)字化

  當IC設計不斷受到各種復雜性與高性能的沖擊時,PCB系統(tǒng)的設計也在面臨重重挑戰(zhàn)。為此,西門子EDA幫助企業(yè)打造五項核心轉型能力,提前構建下一代電子系統(tǒng)設計的數(shù)字化之道:

  • 為設計企業(yè)搭建新一代PCB設計環(huán)境,既可以隨著設計的復雜性進行擴展,還可打造從設計到制造的數(shù)字主線,使設計團隊與制造部門能夠及時了解項目狀態(tài),并在全球范圍內開展跨工程領域的協(xié)作。
  • 使用基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)方法,對來自電子、機械和軟件領域的子系統(tǒng)分別進行功能建模,并在設計開始前一起整合到系統(tǒng)架構級別的綜合數(shù)字孿生中。
  • 建立以數(shù)字原型驅動的驗證,搭建覆蓋整個研發(fā)流程的仿真驗證技術,將驗證流程“左移”至設計階段,減少重新設計,加速產品交付周期,實現(xiàn)降本增效。
  • 搭建系統(tǒng)級設計的概念及技術,建立從高到低的映射分解。實現(xiàn)架構可參考的設計,以加速產品研發(fā)流程。
  • 增強供應鏈彈性能力,依托西門子完整的數(shù)字集成系統(tǒng)設計平臺,并結合與制造、PLM 和企業(yè)流程無縫協(xié)作的能力,幫助企業(yè)加速數(shù)字化轉型。

  深耕中國, 構筑開放生態(tài), 賦能產業(yè)可持續(xù)發(fā)展

  今年是西門子進入中國的第150年,也是西門子EDA立足中國的第三十三載。作為全球首個進入中國市場的EDA企業(yè),西門子EDA一直致力于聯(lián)合產學研多方力量,支持中國半導體產業(yè)發(fā)展,為中國眾多重大集成電路制造企業(yè)提供技術支持服務,并多次參與國家科技部的IC孵化基地的建設。其市場表現(xiàn)也愈發(fā)強勁,2021財年,西門子EDA在EDA領域的全球市場份額從2016年的20%增加到24%,中國也成為EDA增速最快的區(qū)域市場,體現(xiàn)了與西門子軟件協(xié)同的后發(fā)實力。

  針對EDA領域 “一將難求”的人才問題,西門子EDA注重推動中國IC行業(yè)人才培養(yǎng)的 “輸血”和“造血”, 積極深化與校企的多項合作,為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展增添動力。到目前為止,西門子EDA已與中國80余所高等院校進行合作,面向集成電路設計、電子系統(tǒng)設計和汽車電子設計等領域,建立EDA實驗室、技術培訓中心和人才培養(yǎng)計劃,為打造行業(yè)“人才蓄水池”而努力。

  無論大環(huán)境如何瞬息萬變,創(chuàng)新始終是不竭的生命力。EDA行業(yè)的背后是技術密集型的高精尖軟件匯聚,其造就了數(shù)字產業(yè)的關鍵支撐點,西門子EDA深諳只有前瞻性地洞察到行業(yè)發(fā)展趨勢和市場需求,并持續(xù)有針對性地開展研發(fā)投入,才有機會幫助客戶立于數(shù)字浪潮之巔。

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