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[导读]近年来,以5G为代表的数字化转型引发了一系列数据爆炸,导致人们对计算能力和数字存储的需求日益增长。为了应对这一挑战,西门子EDA针对半导体市场,相继推出了包括模拟设计、系统仿真、封装测试等一系列解决方案。

自芯片设计进入自动化的年代,EDA工具就扮演着推进半导体技术的关键角色,无论是在规划设计层面,还是在验证生产方面,均具有举足轻重的地位。但是,近年来以5G为代表的数字化转型引发了一系列数据爆炸,导致人们对计算能力和数字存储的需求日益增长。这一变革对当前的芯片设计,特别是给EDA工具带来了极大的挑战。在此背景下,越来越多的半导体厂商开始厉兵秣马,加快推进与之相关的产品研发及技术应用。

作为全球领先的EDA企业,西门子EDA(Siemens EDA)自然也不例外,近几年针对半导体市场,相继推出了包括模拟设计、系统仿真、封装测试等一系列解决方案,并获得了众多行业客户的认可。

为了让大家全面地了解这些创新成果,近日在西门子EDA媒体沟通会上,西门子EDA的高管对其进行了详细的介绍,并对过去几年的市场及业务进行了简要总结。

整合优势资源,提升综合实力

据西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理凌琳介绍,西门子EDA的前身为Mentor Graphics,后者曾是全球第三大EDA供应商,拥有完整的软件和硬件设计解决方案。自2017年被西门子收购以来,西门子EDA便不断寻求与西门子领先的工业解决方案和数字孪生技术相互融合的机会,致力于打破系统级设计、制造和优化软件的界限,通过释放双方技术势能,帮助各大行业企业从最底层加速数字化转型步伐。

与此同时,为了从根本上提升客户的数字化创新能力,西门子在近五年内还陆续收购了多家与芯片设计相关的公司,包括布局布线软件开发商Avatar、电子产业链信息服务商Supplyframe、形式验证软件供应商OneSpin Solutions、IP验证解决方案供应商Fractal Technologies,以及嵌入式分析技术开发商UltraSoC等。

在这一整合优势资源的过程中,西门子EDA逐渐补全了在布局布线技术、fab-to-field工厂现场分析能力、集成电路完整性验证解决方案,以及帮助客户验证IP模块和设计方面的能力。

对于西门子来说,“收购”是一种不断追求创新的重要发展途径,因为通过收购各个领域的软件公司,可以逐渐完善涵盖IC设计与验证、IC封装与制造、电子系统,以及延伸至产品生命周期管理(PLM)及分析领域的全链条解决方案,从根本上提升工业软件方面的竞争力,并在制造技术变革的过程中获得先发优势。

确立三大目标,引领行业前行

近年来,受益于先进工艺的技术迭代,以及众多下游领域需求的强劲驱动力,全球EDA市场规模呈现出稳定上升的趋势。根据赛迪顾问发布的最新报告显示,2020年全球EDA市场规模约为115亿美元,预计2025年有望达到157亿美元,年均复合增长率为6.4%。

虽然EDA在整个集成电路行业中所占的市场规模比例较小,但不可否认的是,EDA作为撬动整个行业的杠杆,支撑和影响着数千亿美元的集成电路行业。

为了应对海量数据挑战,西门子EDA做了这些事!

▲5G时代数据量迎来爆发式增长

正因为如此,EDA对行业发展、产业安全及信息安全都显得尤为重要。从整个半导体产业链条来看,一旦作为产业基础的EDA出现问题,包括集成电路设计企业在内的全球集成电路产业必将受到重大影响。与此同时,由EDA工具、集成电路、电子系统、数字经济等构成的倒金字塔产业链结构稳定也将面临巨大挑战。

不过,西门子EDA早已洞悉到了这一市场风险。据西门子EDA亚太区技术总经理李立基介绍,为了顺应相关技术的发展趋势,西门子EDA确立了三个目标,即实现更先进的工艺技术(Technology Scaling)、实现设计规模扩大(Design Scaling),以及实现系统规模扩宽(System Scaling),以此来满足高性能运算IC市场的复杂性需求。

为了应对海量数据挑战,西门子EDA做了这些事!

▲西门子EDA的IC创新之道

聚焦五大能力,助力企业转型

除此之外,西门子EDA还提前构建了下一代电子系统设计的数字化体系,以帮助企业打造五项核心转型能力。

一是,为设计企业搭建新一代PCB设计环境,不仅可以随着设计的复杂性进行扩展,还能打造从设计到制造的数字主线,使设计团队与制造部门及时了解项目状态,并在全球范围内开展跨工程领域的协作。

二是,使用基于模型的系统工程(MBSE)方法,对来自电子、机械和软件领域的子系统分别进行功能建模,并在设计开始前一起整合到系统架构级别的综合数字孪生中。

三是,建立以数字原型驱动的验证,搭建覆盖整个研发流程的仿真验证技术,将验证流程“左移”至设计阶段,减少重新设计,加速产品交付周期,实现降本增效。

四是,搭建系统级设计的概念及技术,建立从高到低的映射分解,实现架构可参考的设计,以加速产品研发流程。

五是,增强供应链弹性能力,依托西门子完整的数字集成系统设计平台,并结合与制造、PLM和企业流程无缝协作的能力,帮助企业加速数字化转型。

为了应对海量数据挑战,西门子EDA做了这些事!

▲西门子EDA下一代系统设计平台

丰富产品矩阵,赋能产业升级

围绕上述五项核心,西门子EDA推出了一系列创新产品与解决方案。

“首先要介绍的是我们最近刚刚发布的一个工具——Symphony™ Pro平台。这是一款专注于数字跟模拟信号混合的仿真,其最大的优点就是支持UVM。”李立基介绍说,西门子EDA推出的Symphony™ Pro平台,基于原有的Symphony混合信号验证能力,可以进一步扩展功能,以全面、直观的可视化调试集成环境支持新的Accellera标准化验证方法学,使得生产效率比传统解决方案提升多达10倍。

另外,Symphony™ Pro还支持Accellera和其他先进的数字验证方法学,非常适用于当今前沿的混合信号设计。

为了应对海量数据挑战,西门子EDA做了这些事!

▲西门子推出Symphony Pro平台

而在西门子EDA的Calibre系列中,mPower这款工具同样值得一提。

据介绍,西门子mPower电源完整性解决方案主要为模拟、数字和混合信号IC设计提供可扩展的IC电源完整性验证,其优势之一是可在大型模块和芯片上进行高度精确的、基于模拟的EM/IR分析,从而取代对选定网络粗略的静态分析和SPICE模拟。

除了出色的模拟功能之外,mPower可扩展式EM/IR引擎还可为所有数字IC设计进行分析。这种数字化解决方案可以轻松地集成到现有各种设计流程之中,提供世界一流的电源分析功能。而每台机器仅需消耗很低的存储容量即可实现,即便对于最大规模的数字设计也依然适用。

为了应对海量数据挑战,西门子EDA做了这些事!

▲西门子mPower电源完整性解决方案

为了更好地应对不断增长的容量和计算能力挑战,西门子EDA还提供一系列云计算解决方案,为计算密集型验证任务,提供高性能的云配置。

据了解,这些云计算解决方案包括Cloud Ready、Managed Cloud(云管理)、Cloud Connected(云联接)、Cloud Native(云原生)、Veloce云。

为了应对海量数据挑战,西门子EDA做了这些事!

▲西门子EDA云解决方案

另外值得一提的,还有西门子PAVE360自动驾驶硅前验证环境(Pre-silicon autonomous vehicle environment)。该解决方案为下一代汽车芯片的研发提供了一个跨汽车生态系统、多供应商协作的综合环境,使数字孪生(digital twin)仿真不只局限于处理器,还包括汽车硬软件子系统、整车模型、传感器数据融合、交通流量的仿真,甚至还仿真自动驾驶汽车最终在智能城市里面的驾驶。

“西门子EDA拥有整体的解决方案,从IC的架构设计、前端的设计与验证,到物理设计与物理验证、Foundry的制造,再到OSA封装、电子系统的设计,以及整个系统的仿真和系统的制造,在一个完整的产品生命周期内都有我们的工具。”李立基如是说。

推进校企合作,凝聚人才力量

除了产品与技术,人才也是EDA发展的关键。针对EDA领域“一将难求”的人才问题,西门子EDA十分注重推动中国IC行业人才培养的“输血”和“造血”,积极深化与校企的多项合作,为行业的可持续发展增添动力。

据凌琳介绍,人才培养是一项长期的工程,而西门子EDA很早就意识到要跟校企“产学研”共同合作了。“例如,在1991年的清华大学、1993年的复旦大学、2004年的北大国家重点实验室等,我们都有积极参与和共同建立EDA实验室。”

到目前为止,西门子EDA已与中国80余所高等院校进行合作,面向集成电路设计、电子系统设计、汽车电子设计等领域,建立了EDA实验室、技术培训中心和人才培养计划,为打造行业“人才蓄水池”而努力。

另外,为了培养产业适用人才,西门子EDA也在高等院校招收一些硕士及博士的助理应用工程师。“要知道,EDA以前的应用工程师都要求有工作经验,而西门子EDA都是从高等院校中挑选出一些具有天赋的学生来培养,让他们能够支撑未来的成长,这个项目也是我们从2006年积极倡导和落实的。”凌琳如是说。

人才培养是一个基础性的事业,作为EDA领域的先行者,西门子EDA通过结合自身在工业软件领域多年的先进工程技术和经验,全面推动先进技术在中国高等院校的普及和应用,为培养卓越人才搭建校级平台。

深耕中国市场,创新驱动未来

事实上,今年是西门子进入中国市场的第150年,也是西门子EDA立足中国市场的第33载。作为全球首个进入中国市场的EDA企业,西门子EDA一直致力于联合“产学研”多方力量,支持中国半导体产业发展,为中国众多重大集成电路制造企业提供技术支持服务,并多次参与了国家科技部的IC孵化基地的建设。

基于此,西门子EDA近年来的市场表现也愈发强劲。根据2021财年年报显示,西门子EDA在EDA领域的全球市场份额从2016财年的20%增加到24%,而中国也成为了EDA增速最快的区域市场,这体现了与西门子软件协同的后发实力。

而在谈及企业文化建设时,凌琳表示,“资源都会枯竭,唯有文化才会生生不息。我们只有站在道德层面和思维层面的高度,才能为长期的事业做好准备。西门子创始人维尔纳·冯·西门子先生曾经说过,绝不为短期利益而牺牲未来。我觉得这是非常正确的一件事情,因为投资一个长久的事业,特别是高科技,工业变革和科技变革都需要考虑到未来的利益。当然,西门子EDA的发展之道在这方面也是非常契合的。”

未来,西门子EDA将继续健康有序地在中国本土生根发芽,全力满足本土客户的发展需求,进一步携手产业链上下游协同创新,推动EDA进入高质量发展阶段,为价值数万亿的电子产业链带来颠覆性创新。

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