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與全球龐大的電子產業(yè)和數字經濟產業(yè)相比，EDA的市場規(guī)模雖然有限（SEMI數據顯示，2021年EDA市場規(guī)模132.75億美元），卻支撐起了年產值數千億美元的IC制造行業(yè)、數萬億美元的電子產業(yè)、數十萬億美元的數字經濟產業(yè)。EDA作為這條倒金字塔產業(yè)鏈的基石，成為集成電路、電子信息、乃至數字經濟的有力賦能者。
如今，全球科技產業(yè)正迎來新一輪創(chuàng)新周期，5G、AI、智能汽車、IoT、云等細分市場的興起，將開啟一個全新的智能化時代。如何賦能數字經濟高質量發(fā)展？如何為產業(yè)升級注入源源不斷的動力？以EDA為代表的基礎技術變革越來越關鍵。
見證中國半導體產業(yè)快速發(fā)展
西門子EDA是第一家進入中國市場的外資EDA企業(yè)，今年也是它立足中國市場的第34年。
90年代起步時，西門子EDA以印刷電路板PCB業(yè)務為主。約在2000年前后，以上海張江高科技園區(qū)為代表的集成電路芯片制造公司開始涌現并集聚。當時，西門子EDA在芯片制造以及測試方面的軟件在全球高速成長，因此和廣大制造企業(yè)建立了緊密合作，促進了中國半導體制造業(yè)跟隨摩爾定律的演進和發(fā)展。
與此同時，伴隨中國市場對電子產品和通信設備的需求大幅增長，本土的芯片設計企業(yè)迎來了廣闊機會。對這些Fabless企業(yè)來說，EDA軟件就是他們最主要的工具之一，西門子EDA通過專業(yè)的電子設計自動化產品及服務，對企業(yè)的芯片設計/優(yōu)化、加速產品的落地和創(chuàng)新起到了重要作用。
回顧過去，可以說西門子EDA伴隨了中國半導體產業(yè)的高速成長。通過先進的EDA工具、完整的解決方案、專業(yè)的服務，西門子EDA助力中國本土芯片設計公司和制造企業(yè)不斷提升競爭力，并且通過大學計劃、EDA工具的能力培訓等，對本土行業(yè)人才的持續(xù)培養(yǎng)，以及對中國芯片產業(yè)的快速發(fā)展起到了重要支撐。
應對半導體產業(yè)升級挑戰(zhàn)
2022年，半導體產業(yè)有一個標志性事件——高性能計算（HPC）芯片超越智能手機芯片，成為臺積電占比最大的芯片制造收入類別。除此之外，不斷涌現的AI應用，也在催生新一輪大算力芯片的創(chuàng)新。那么，EDA在推動芯片變革、促進產業(yè)升級方面，面臨著哪些新的機遇和挑戰(zhàn)？
西門子EDA全球副總裁兼中國區(qū)總經理凌琳談到，中國擁有全球第一的數據增量、增速，同時，中國市場有海量的數據分析運用場景，在此背景下，中國大力發(fā)展高性能計算、人工智能芯片將勢在必行。
Pete Ling凌琳? ?西門子EDA全球副總裁兼中國區(qū)總經理
而在這些芯片的開發(fā)和創(chuàng)新過程中，企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)主要來自兩方面：一是Technology Scaling，即工藝節(jié)點隨著摩爾定律演進所產生的技術挑戰(zhàn)；二是Design Scaling，即芯片設計規(guī)模從幾十億晶體管到上萬億晶體管擴張所產生的挑戰(zhàn)。
這些新趨勢都需要EDA工具能夠與時俱進，通過新的方法論不斷滿足新需求?！霸趹獙Σ粩嘣鲩L的芯片設計挑戰(zhàn)方面，西門子EDA進行了頗多創(chuàng)新?！蔽鏖T子EDA 亞太區(qū)技術總經理Lincoln Lee（李立基）介紹，“以Tessent工具為例，其新功能SSN (Streaming Scan Network)，可以將測試數據通過總線傳輸到每個模塊中，并且動態(tài)調整每個模塊的數據量，使得所有模塊都能在同一時間完成測試，從而可以減少測試時間、降低成本。這種方式可以讓更多模塊同時進行測試，便于用戶擴大芯片規(guī)模，而無需增加成本和設計時間。”
此外，由于高性能計算芯片日益增長的性能需求和工藝節(jié)點推進的成本效益降低， 2.5D/3D異構集成正在成長。應對這一趨勢，西門子EDA在前端、后端設計中加入了更多方法。例如，在前端進行架構分析、3D IC的布局，驗證工作中的熱分析、機械應力分析等。
在滿足復雜芯片設計進行彈性擴展的需求方面，硬件加速器Veloce Strato+可以將4臺機器串聯起來實現容量120億門，目前已經有客戶成功地使用這種配置，進行了120億門的大規(guī)模芯片仿真。
汽車芯片對EDA提出新要求
在電動化和智能化轉型的驅動下，汽車領域的芯片創(chuàng)新活力不斷增強，一些新需求也由此產生，比如更多的差異化需求、系統公司與芯片公司越來越緊密的合作等，都對傳統EDA工具提出新要求。
“車規(guī)芯片的差異化需求非常多，一方面，體現在System Scaling，即多系統的連接、擴展方面，對多物理場仿真有高度要求；另一方面，車規(guī)芯片的功能安全、可靠性非常關鍵，對相應的軟件平臺要求很高。” 凌琳表示。
應對這些需求，作為科技公司的西門子將眼光放得很長遠，其致力于建立從虛擬世界到物理世界的完善數字孿生，并在西門子EDA的幫助下洞察從系統層面思考芯片設計的新需求和新挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮西門子在工業(yè)軟件領先的電氣和機械設計、驗證建模解決方案與EDA工具的協同能力，提供多物理場仿真方面的顯著優(yōu)勢，并且在功能安全和可靠性方面加大力量。
以PAVE360平臺為例，PAVE360是一個綜合的、以數字孿生為核心的仿真平臺，結合西門子的PLM軟件、EDA工具和硬件加速仿真器，為下一代自動駕駛系統芯片研發(fā)提供了一個跨汽車生態(tài)系統、多供應商協作的綜合環(huán)境。在自動駕駛系統還沒完成實物時，就能對系統核心的傳感/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，解決自動駕駛系統的設計問題，而這些功能都已超越了傳統EDA的功能范疇。
除了汽車芯片開發(fā)本身的變化，供應鏈的合作方式也是非常顯著的改變。傳統上，芯片商處于供應鏈Tier 2位置，處于Tier 1位置的是系統公司，整車廠商OEM位于終端。但現在，越來越多的系統公司開始跨界造芯，他們或是建立自己的芯片部門，或是通過合作投資的方式來進行芯片開發(fā)。
對于這類合作，PAVE360可以幫助系統公司在芯片尚未開發(fā)完成時，就進行軟件和機械系統的協同設計，即所謂的“硅前設計”。此外，在PCB板設計階段，需要符合DRC或ERC規(guī)則以確保設計的正確性，芯片公司將這些規(guī)則整理成文檔，PCB板設計團隊就可以通過自動檢測來驗證是否符合芯片公司要求，從而使得芯片更容易應用于下游公司。通過這些特性，提升了合作效率和研發(fā)質量。
另一方面，當芯片制造完成并應用到汽車中，車輛出于安全要求，需要芯片不斷進行自我檢測、并在必要時報錯。為滿足該要求，西門子EDA在Tessent測試工具中提供了MissionMode產品，它能夠在車輛的整個生命周期（包括汽車啟動、關閉、行駛等不同狀態(tài)下），對芯片的功能安全進行檢測和自動報錯。
“Tier 2級別開發(fā)車載芯片比較關注的是功能安全，并需要滿足行業(yè)標準ISO26262。為了響應這些需求，我們收購了Austemper公司，能夠幫助用戶更有效地進行Faults Simulation Faults Grading，為ISO26262認證提供證明。” Lincoln Lee（李立基）介紹，“我們致力于不斷完善供應鏈，為汽車芯片的研發(fā)和創(chuàng)新合作提供更有力的支撐?！?/p>
除了測試環(huán)節(jié)，在采購管理方面，西門子EDA提供Digital Thread（數字主線）可以將設計公司從采購零部件，到設計、制造的數據都進行打通。據了解，國內一家Tier 1公司，通過該方案減少了約20%的設計時間，并將用錯器件的數量減少到0。
擁抱AI，Work Smarter
隨著ChatGPT的爆火，各行各業(yè)都開始深入思考如何運用AI來改善業(yè)務流程、提升業(yè)務效率、并創(chuàng)造更好的用戶體驗。那么對于EDA工具來說，該如何擁抱AI大潮，從而變革芯片設計和驗證過程，從源頭為數字產業(yè)注入新動力？
事實上，西門子EDA很早就開始了對人工智能、機器學習技術的應用。多年前收購的加拿大公司Solido，可以提供兩大核心工具：一是在設計過程中進行工藝變動仿真時使用機器學習技術，另一種是在單元庫建庫時使用機器學習技術。與傳統的Monte Carlo方法相比，它能夠將仿真次數減少100-1000倍，從而節(jié)省了大量時間和CPU資源。
此外，西門子EDA在良率提升方面也使用了機器學習技術。通過對晶圓制造測試數據進行提取，并對報錯數據進行分析，再通過機器學習的方式找到缺陷所在，從而能夠大大提升產品良率。
今年，西門子EDA還發(fā)布了一款Verification IQ工具，它就是使用機器學習技術來實現數據驅動的驗證過程，加快了驗證的收斂速度。“正是由于這些AI新技術的運用，使得我們在驗證和仿真過程中，能夠Work Smarter，而不只是Work Harder?！?Lincoln Lee（李立基）強調。
Lincoln Lee 李立基? 西門子EDA亞太區(qū)技術總經理
雙管齊下，加強對客戶的承諾
縱觀全球三大EDA公司的發(fā)展史，除了基礎研發(fā)和創(chuàng)新，也不乏通過收購的方式來進一步擴充產品線和技術領域，從而不斷加強其市場地位和競爭力。西門子EDA也是如此，一系列收購奠定了日益豐富的產品底蘊。
近年來，西門子先后對十幾家EDA軟件企業(yè)進行了收購。對此，凌琳談到，“EDA企業(yè)都需要兩條腿走路，一方面，要自研、優(yōu)化產品，不斷推陳出新，以保持競爭力；另一方面，還需要通過收購來豐富產品序列，幫助客戶在進行產品設計開發(fā)時，能獲得更完整、便捷的服務。也正是通過自研+收購，極大加強了西門子EDA對客戶的承諾，更有利于客戶的產品落地和創(chuàng)新實現?！?/p>
在進行了一系列收購的同時，西門子EDA也非常重視研發(fā)創(chuàng)新。例如近年來推出的混合信號仿真工具Symphony Pro、用于物理驗證的Calibre-Recon，以及多個Tessent測試工具，包括針對汽車行業(yè)的Tessent MissionMode、用于大規(guī)模芯片測試的Tessent SSN (Streaming Scan Network)、針對3D IC堆疊測試的Tessent Multi-Die等。
不論是設計流程的各個環(huán)節(jié)，還是在Technology scaling、Design scaling方面的不斷推進，西門子EDA始終在加大創(chuàng)新、不斷推出更符合需求的產品和功能優(yōu)化。
持續(xù)創(chuàng)新，多維驅動產業(yè)變革
進入2022年上半年，半導體產業(yè)進入了多重因素疊加影響的下行周期，不過，EDA產業(yè)仍保持著相對穩(wěn)健的發(fā)展態(tài)勢。新形勢下，業(yè)界非常關注西門子EDA，將如何繼往開來、迎接新挑戰(zhàn)？
凌琳表示，西門子EDA在各個業(yè)務板塊都有大力投資和發(fā)展，當前主要有三大戰(zhàn)略支柱：首先，始終致力于為芯片設計、驗證、制造和測試提供更完善的解決方案；其次，先進封裝是一個業(yè)務重點，已經在2.5D/3D IC方面投入大量的解決方案、并推向市場；第三，也是西門子EDA的獨特優(yōu)勢，作為電子系統PCB印刷電路板領域的領先公司，將繼續(xù)加強對可制造性解決方案的投入，以支撐更復雜的系統設計。
從客戶類型來看，西門子EDA既有IC客戶，也有系統客戶。Lincoln Lee（李立基）表示，在IC客戶的支持方面，將主要關注三個方向：一是向更先進工藝節(jié)點的演進，包括超摩爾定律的3D IC工藝演進等；二是面對不斷增大的芯片規(guī)模，要繼續(xù)研究新的方法論；三是支持客戶在芯片、軟件以及其他系統的協同設計。
系統客戶方面，西門子EDA將會注重數字孿生和數據管理方面的創(chuàng)新。一方面，盡可能通過數字孿生的方式在虛擬世界進行各類仿真實現，助力行業(yè)提高產品性能、降低成本；另一方面，將繼續(xù)與西門子數字化工業(yè)軟件深度協同，聚焦Digital Thread（數字主線），提供更全面的解決方案組合，優(yōu)化產品設計和制造流程，提升整體競爭力，共同賦能產業(yè)變革和升級。
下載ECAD模型
