系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)趨勢(shì)之下，西門子EDA的前瞻部署

2017年，Mentor被西門子收購，并入西門子數(shù)字化工業(yè)軟件部門，經(jīng)歷前期的并購過程后，2021年初Mentor正式改名為西門子EDA。

西門子2021財(cái)年總營收是623億歐元，全球有三十余萬員工，業(yè)務(wù)范圍覆蓋工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施、交通和醫(yī)療等領(lǐng)域。專注于工業(yè)領(lǐng)域業(yè)務(wù)的數(shù)字化工業(yè)集團(tuán)（DI）旗下又包括了工廠自動(dòng)化，運(yùn)動(dòng)控制，過程自動(dòng)化等部分，數(shù)字化工業(yè)軟件是其中的一部分。

目前，西門子在軟件方面已經(jīng)投資超過110億歐元，逐漸實(shí)現(xiàn)了工業(yè)軟件排名第一，自動(dòng)化排名第一的市場局面，也成就了西門子能夠?qū)⒄鎸?shí)世界與虛擬世界相融合的能力。

在最近的一場媒體交流會(huì)上，西門子EDA全球副總裁兼中國區(qū)總經(jīng)理凌琳，以及西門子EDA亞太區(qū)技術(shù)總經(jīng)理李立基分享了西門子EDA的發(fā)展近況。

凌琳表示，EDA行業(yè)本身就是通過并購與整合做強(qiáng)做大，對(duì)西門子EDA來說也同樣需要不斷擴(kuò)大產(chǎn)品的能力。在西門子EDA加入西門子數(shù)字化工業(yè)軟件之后，也得到了很大的資金和人力的支持。這五年里，西門子并購了很多關(guān)鍵的EDA領(lǐng)域公司，并入西門子EDA，從而大大加強(qiáng)了西門子EDA產(chǎn)品的廣度和深度。

他舉例說，比如Austemper公司專注做function safety，它對(duì)于汽車電子的設(shè)計(jì)來說是非常重要；再比如Solido，是一家加拿大公司，對(duì)很多Variation-based design、做IC設(shè)計(jì)、包括生產(chǎn)K庫的人來說非常有用，用了很多優(yōu)化的算法，用數(shù)據(jù)變換的方式來做數(shù)據(jù)逼近，大大提升了人的設(shè)計(jì)和K庫的質(zhì)量和速度。

從2017年、2018年、2019年到2021財(cái)年，西門子EDA全球基本上實(shí)現(xiàn)了超過兩位數(shù)的增長。西門子EDA在整個(gè)EDA市場的份額，從2016財(cái)年的20%增加到2021財(cái)年的24%。此外，被收購以后，團(tuán)隊(duì)研發(fā)人員的數(shù)量得到兩位數(shù)成長，這還不包括兼并進(jìn)來的一些新公司成員。

凌琳表示，這些數(shù)據(jù)表明成為西門子的一員之后，我們得到了各方面的支持，西門子EDA整個(gè)產(chǎn)品線做得越來越大，這是非常好的趨勢(shì)，奠定了高速成長和未來發(fā)展的基礎(chǔ)。

EDA將面向系統(tǒng)級(jí)芯片設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長促進(jìn)了對(duì)半導(dǎo)體需求的增加，而一個(gè)特殊且明顯的趨勢(shì)是越來越多的系統(tǒng)公司自研芯片，這些因素使得IC面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。李立基分享西門子EDA解決的三個(gè)主要問題：

一是，為了實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的工藝技術(shù)（Technology Scaling），從7納米到5納米到3納米的新工藝節(jié)點(diǎn)、乃至異構(gòu)集成需要新的解決方案，這方面西門子EDA的Calibre、Tessent、Solido等這些產(chǎn)品線去解決，幫助客戶走到新的工藝節(jié)點(diǎn)。

二是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)模擴(kuò)大（Design Scaling）。設(shè)計(jì)規(guī)模今天越做越大，我們每一次往新的工藝節(jié)點(diǎn)就可以把更多的晶體管放在同一個(gè)面積上面。當(dāng)我們做這么大的時(shí)候，我們需要更新的方法論。但并不是芯片更大就用更大的機(jī)器或更多的工程師去實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)，如果做一個(gè)兩倍大的芯片，理論上我們需要4倍的資源，需要用新的EDA方法論才可以在有限的資源里進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

三是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)規(guī)模的擴(kuò)展（System Scaling），由于系統(tǒng)公司是將芯片、軟件、系統(tǒng)共同進(jìn)行設(shè)計(jì)，并非先做完芯片再做系統(tǒng)或軟件。這就需要整個(gè)系統(tǒng)做驗(yàn)證跟數(shù)字孿生（digital twin），支持它們同時(shí)做驗(yàn)證和設(shè)計(jì)。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)方面，它的數(shù)字化將專注于五個(gè)方面，包括數(shù)字化集成，搭建系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的概念及技術(shù)，借用數(shù)字原型去做驗(yàn)證，用基于模型的工程設(shè)計(jì)（MBSE），支持他們?cè)谙到y(tǒng)級(jí)里面做設(shè)計(jì)的模型。以及需要彈性的供應(yīng)鏈，幫助工程師跟采購可以有一個(gè)更有效的方法，在設(shè)計(jì)的時(shí)候就去考慮供應(yīng)鏈的彈性。

西門子EDA解決方案的創(chuàng)新思維

西門子EDA能夠從IC架構(gòu)設(shè)計(jì)，前端設(shè)計(jì)驗(yàn)證，物理設(shè)計(jì)驗(yàn)證，再到Foundry制造，OSA封裝乃至電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，仿真，和系統(tǒng)制造的解決方案，可覆蓋完整的產(chǎn)品生命周期。

西門子EDA新發(fā)布的Symphony Pro，專注于數(shù)字跟模擬信號(hào)混合的仿真?；谠械腟ymphony混合信號(hào)驗(yàn)證能力，進(jìn)一步擴(kuò)展功能，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的混合信號(hào)片上系統(tǒng)（SoC）的設(shè)計(jì)驗(yàn)證挑戰(zhàn)。

該解決方案擴(kuò)展了西門子Symphony平臺(tái)的強(qiáng)大混合信號(hào)驗(yàn)證功能，具有強(qiáng)大、全面和直觀的可視化調(diào)試座艙，可支持全新Accellera標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)證方法。此外，與傳統(tǒng)解決方案相比，該新方案的生產(chǎn)率提高了10倍。

李立基談到，針對(duì)現(xiàn)在比較復(fù)雜的芯片，該方案可以讓它無限的、自由的整合，對(duì)復(fù)雜的混合信號(hào)都可以得到支持。

Calibre系列工具mPower可通過分布式計(jì)算，提供近乎無限擴(kuò)展性的IC電源完整性驗(yàn)證解決方案，即便對(duì)于最大規(guī)模的2.5D/3D IC設(shè)計(jì)，也能夠?qū)崿F(xiàn)全面的電源、電遷移(EM)和壓降(IR)分析。

西門子EDA的云端解決方案包括包括Cloud Ready、Managed Cloud（云管理）、Cloud Connected（云聯(lián)接）、Cloud Native（云原生）以及Veloce云。2019年，AMD工程師使用西門子EDA提供的經(jīng)臺(tái)積電認(rèn)證的Calibre nmDRC軟件平臺(tái)在約10小時(shí)內(nèi)完成了對(duì)其最大的7nm芯片設(shè)計(jì)—Radeon Instinct Vega20—的物理驗(yàn)證。該驗(yàn)證過程通過使用由AMD EPYC處理器驅(qū)動(dòng)的HB系列虛擬機(jī)在Microsoft Azure云平臺(tái)上運(yùn)行完成。

此外，西門子EDA還推出了PAVE360解決方案，即自動(dòng)駕駛硅前驗(yàn)證環(huán)境（Pre-silicon autonomous vehicle environment）。利用這個(gè)工具，在自駕系統(tǒng)還沒有做實(shí)物之前，就能夠驗(yàn)證自駕系統(tǒng)的功能和算法，助力自駕系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

重視中國市場與人才培養(yǎng)

從1989年Mentor Graphics進(jìn)入中國開始，過去的33年，西門子EDA一直與本土的企業(yè)、高等院校，中國的客戶、合作伙伴，包括全球的工程人員一起共同成長。凌琳表示，2021年， Mentor Graphics正式更名為西門子EDA，未來，我相信我們會(huì)健康有序地在繼續(xù)中國本土生根發(fā)芽，滿足本土客戶的發(fā)展需求。在西門子大力的支持下，西門子EDA會(huì)變得越來越強(qiáng)、越來越好，對(duì)本土的客戶的支撐力度會(huì)變得越來越堅(jiān)強(qiáng)。

對(duì)于EDA行業(yè)至關(guān)重要的人才問題，凌琳也談到，我們很早意識(shí)到要跟校企產(chǎn)學(xué)研共同合作。1991年清華大學(xué)，1993年的復(fù)旦大學(xué)，2004年的北大國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，我們都有積極參與和共同建立了EDA實(shí)驗(yàn)室。2004年，與教育部簽署了《集成電路人才培養(yǎng)計(jì)劃》，所以這是一個(gè)非常有遠(yuǎn)見的投資，我相信國家也非常清楚整個(gè)產(chǎn)業(yè)要大而強(qiáng)，最終人才是最基礎(chǔ)的保障。

從2006年開始，就致力于自己培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)的人才。所以我們2006年開始就在大學(xué)招收碩士及博士的助理應(yīng)用工程師。2018年開始，整個(gè)中科院和教育部一起聯(lián)合做的27家示范微電子學(xué)院的合作，我們也是很早就加入這個(gè)聯(lián)盟，定期在各個(gè)大學(xué)進(jìn)行開課，這是產(chǎn)學(xué)研非常好的一個(gè)長期合作。只要大家都投資資源、資金和精力才能保證在未來三年、五年、十年之后，不再面對(duì)現(xiàn)在人才那么匱乏的現(xiàn)象。也非常榮幸西門子EDA很早就參與其中，希望借由西門子平臺(tái)能夠做更多這方面的事情，解決中國人才培養(yǎng)的基石，解決這個(gè)核心問題。

小結(jié)：

西門子創(chuàng)立于1847年，到今年已走過175年的歷程。如今全球進(jìn)入產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的時(shí)代，行業(yè)巨頭西門子正在進(jìn)行前瞻布局，西門子EDA以不斷增強(qiáng)半導(dǎo)體設(shè)計(jì)能力、工業(yè)軟件的協(xié)同能力，助推數(shù)字化變革和科技創(chuàng)新的到來。