西門子EDA：構建數字化創新“底座”，驅動智能未來
http://www.debgrams.com 2022-07-22 10:39 來源：西門子工業業務領域
伴隨5G、汽車電子、人工智能及物聯網等技術的不斷發展，全球半導體產業需求也保持持續增長態勢，根據半導體行業權威機構世界半導體貿易統計協會（WSTS）發布的數據，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的數字化轉型，企業需要利用創新和數字化方法開拓新的市場規則，將電氣、電子、軟件和機械與智能商業環境、智能工廠、智能基礎設施等系統整合為自成一體的生態系統，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字化核心的半導體產業會呈現出指數級增長，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，很多企業都將芯片的開發與迭代納入內部組織，或者與專業公司合作進行IC定制，以形成差異化的競爭優勢。
從EDA到系統，造就創新基石
EDA（電子設計自動化）被譽為半導體產業 “皇冠上的明珠”，如何通過技術革新，聯動產業上下游應對逐漸增加的市場挑戰，是數字化時代下的EDA領域無法繞開的核心命題。
2017年，專注于電氣自動化、工業自動化、工業數字化的西門子洞悉了將電子設計連接至大型系統的行業需求，收購Mentor Graphics（現西門子EDA），完善了其電子集成電路和系統設計、仿真及制造解決方案的布局，進一步拓展了數字化企業軟件的整合能力；而承載了西門子EDA的西門子數字化工業軟件部門，也實現了跨工程學科的數字化生態系統設計，通過集成式產品設計解決方案幫助客戶樹立系統性思維。
在隨后的五年里，西門子陸續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字化創新能力。
兩個方向，助力數字化進程
具體而言，西門子EDA助力數字化創新的核心在于把握兩個基本方向：一個是以最終系統為導向的IC設計；另一個是針對PCB和下一代電子系統。
▲始于以最終系統為導向的IC設計
西門子EDA圍繞技術擴展，設計擴展與系統擴展提供滿足下一代IC設計的創新解決方案：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境支持新的Accellera標準化驗證方法，使得生產效率比傳統解決方案提升多達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，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，以更少的時間實現更高的驗證精度，并將所得數據以可視化方式呈現；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，使用物理版圖數據來改善測試和良率分析，可將發現良率損失根本原因的周期時間縮短75~90%。
針對系統設計與系統制造需求，西門子EDA的產品與西門子數字化工業軟件的解決方案相結合，提供真正的系統級、跨學科、綜合性的數字孿生，考量從芯片設計到機電一體化的系統方案設計。西門子的PAVE360涵蓋了汽車軟、硬件子系統、整車模型、傳感器數據融合、交通流量等場景，還要覆蓋智能城市的仿真環境，以數字孿生為核心，為下一代自動駕駛系統芯片的研發提供了一個跨汽車生態系統、多供應商協作的綜合環境，能夠對所有自動駕駛系統核心的傳感/決策/執行范例進行完整的閉環驗證，在芯片投片之前就可以模擬和預估芯片的性能和功耗。
▲下一代電子系統設計的數字化
當IC設計不斷受到各種復雜性與高性能的沖擊時，PCB系統的設計也在面臨重重挑戰。為此，西門子EDA幫助企業打造五項核心轉型能力，提前構建下一代電子系統設計的數字化之道：
- 為設計企業搭建新一代PCB設計環境，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字主線，使設計團隊與制造部門能夠及時了解項目狀態，并在全球范圍內開展跨工程領域的協作。
- 使用基于模型的系統工程（MBSE）方法，對來自電子、機械和軟件領域的子系統分別進行功能建模，并在設計開始前一起整合到系統架構級別的綜合數字孿生中。
- 建立以數字原型驅動的驗證，搭建覆蓋整個研發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，實現降本增效。
- 搭建系統級設計的概念及技術，建立從高到低的映射分解。實現架構可參考的設計，以加速產品研發流程。
- 增強供應鏈彈性能力，依托西門子完整的數字集成系統設計平臺，并結合與制造、PLM 和企業流程無縫協作的能力，幫助企業加速數字化轉型。
深耕中國, 構筑開放生態, 賦能產業可持續發展
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，西門子EDA一直致力于聯合產學研多方力量，支持中國半導體產業發展，為中國眾多重大集成電路制造企業提供技術支持服務，并多次參與國家科技部的IC孵化基地的建設。其市場表現也愈發強勁，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增速最快的區域市場，體現了與西門子軟件協同的后發實力。
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行業人才培養的 “輸血”和“造血”， 積極深化與校企的多項合作，為行業的可持續發展增添動力。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計劃，為打造行業“人才蓄水池”而努力。
無論大環境如何瞬息萬變，創新始終是不竭的生命力。EDA行業的背后是技術密集型的高精尖軟件匯聚，其造就了數字產業的關鍵支撐點，西門子EDA深諳只有前瞻性地洞察到行業發展趨勢和市場需求，并持續有針對性地開展研發投入，才有機會幫助客戶立于數字浪潮之巔。
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