兩大趨勢(shì)，四個(gè)挑戰(zhàn)，未來芯片產(chǎn)業(yè)與生態(tài)路在何方？

技術(shù)上，工藝?yán)^續(xù)向前演進(jìn)，2納米乃至1納米工藝路線已經(jīng)確定，堆算力的游戲永無止境，英偉達(dá)、蘋果等公司的新一代芯片，屢屢突破集成度與算力瓶頸，UCIe聯(lián)盟的成立，意味著以Chiplet為代表的的異質(zhì)集成技術(shù)，將成為大芯片的主導(dǎo)方向，這也將會(huì)引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)鏈向支持向系統(tǒng)要性能的方向發(fā)展。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)風(fēng)云變幻，全球領(lǐng)導(dǎo)廠商怎么看？近日，新思科技（Synopsys）接受探索科技（techsugar）專訪，對(duì)當(dāng)前產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)問題發(fā)表了看法。

• DesignDash設(shè)計(jì)優(yōu)化解決方案：以擴(kuò)展EDA數(shù)據(jù)分析產(chǎn)品組合，通過機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)來利用此前未發(fā)掘的設(shè)計(jì)分析結(jié)果，從而提高芯片設(shè)計(jì)的生產(chǎn)力。作為新思科技業(yè)界領(lǐng)先的數(shù)字設(shè)計(jì)系列產(chǎn)品和屢獲殊榮的人工智能自主設(shè)計(jì)解決方案DSO.ai的重要補(bǔ)充，DesignDash解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)全面的數(shù)據(jù)可視化和AI自動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，助力提高先進(jìn)節(jié)點(diǎn)的芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)力。該解決方案將為所有開發(fā)者提供實(shí)時(shí)、統(tǒng)一、360度視圖，以加快決策過程，通過更深入地了解運(yùn)行、設(shè)計(jì)、項(xiàng)目之間的趨勢(shì)來加強(qiáng)芯片的開發(fā)協(xié)作。過去，摩爾定律通過解決規(guī)模復(fù)雜性推動(dòng)了半導(dǎo)體行業(yè)的技術(shù)發(fā)展呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。近年來，數(shù)智化時(shí)代的發(fā)展對(duì)芯片提出了更高的要求，與此同時(shí)，半導(dǎo)體制造工藝的持續(xù)演進(jìn)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)越來越大。新思科技不斷將AI/ML技術(shù)引入到EDA工具中，一方面，通過AI技術(shù)提升產(chǎn)品本身的生產(chǎn)力，另一方面，通過AI來幫助人類提高決策效率。

• 首款硬件仿真與原型驗(yàn)證統(tǒng)一系統(tǒng)：首款基于其ZeBu EP1硬件仿真系統(tǒng)的硬件仿真與原型驗(yàn)證統(tǒng)一硬件系統(tǒng)，致力于為SoC驗(yàn)證和前期軟件開發(fā)提供更高水平的性能和靈活性。新思科技ZeBu EP1是業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的十億門級(jí)硬件仿真系統(tǒng)，添加原型驗(yàn)證功能后，客戶可借助此單一硬件系統(tǒng)滿足整個(gè)芯片開發(fā)周期的驗(yàn)證需求。

• PrimeClosure：是一款突破性的黃金簽核ECO解決方案，旨在解決工程設(shè)計(jì)收斂時(shí)間過長(zhǎng)的問題，從而提高先進(jìn)電子設(shè)計(jì)效率，實(shí)現(xiàn)更佳功耗、性能和面積（PPA）目標(biāo)。新思科技PrimeClosure解決方案將行業(yè)領(lǐng)先的ECO簽核解決方案──新思科技PrimeECO和新思科技Tweaker ECO──與多種突破性的創(chuàng)新技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)更快的ECO收斂時(shí)間，同時(shí)兼顧高容量和PrimeTime黃金簽核精度。與傳統(tǒng)的ECO流程相比，早期客戶采用PrimeClosure解決方案實(shí)現(xiàn)了時(shí)序提高45%、功耗降低10%、ECO迭代次數(shù)減少50%、設(shè)計(jì)效率提升10倍。新思科技PrimeClosure解決方案幫助Socionext公司的周轉(zhuǎn)時(shí)間加快了5倍以上，使用的機(jī)器內(nèi)存減少了3倍，所需機(jī)器資源減少了5倍。未來，將挑戰(zhàn)把大型設(shè)計(jì)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)收斂效率提升10倍以上。

四大挑戰(zhàn)

當(dāng)前，芯片科技與千行百業(yè)深度融合，數(shù)智化深入街頭巷尾，各領(lǐng)域的發(fā)展與芯片技術(shù)愈發(fā)密不可分，比如：以大數(shù)據(jù)分析助力醫(yī)療領(lǐng)域疫苗和新藥的研發(fā)，推動(dòng)“元宇宙”從科幻到現(xiàn)實(shí)，以及打造“數(shù)字孿生地球”預(yù)測(cè)環(huán)境發(fā)展和人類未來等。這些技術(shù)在重塑未來的同時(shí)，也對(duì)芯片及生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展提出了四大挑戰(zhàn)：先進(jìn)軟件系統(tǒng)開發(fā)的復(fù)雜性，多裸晶芯片（Multi-die）系統(tǒng)的發(fā)展，芯片的全生命周期管理以及芯片人才的短缺。這些既是挑戰(zhàn)，也帶來新的機(jī)遇。

新思科技已經(jīng)攜手合作伙伴針對(duì)以上領(lǐng)域進(jìn)行不同程度的研發(fā)，推動(dòng)過去只存于科幻小說中的技術(shù)一步步成為現(xiàn)實(shí)。展望未來，把各種不可能變?yōu)榭赡艿男酒?，推?dòng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的軟件，以及助力不斷提高用戶體驗(yàn)的人工智能和大數(shù)據(jù)，這四項(xiàng)最根本的變革性技術(shù)驅(qū)動(dòng)著我們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)生各種巨大變化。

• 推動(dòng)多裸晶芯片（Multi-die）設(shè)計(jì)發(fā)展：隨著摩爾定律不斷逼近極限，multi-die是突破“摩爾定律”限制的道路之一。新思科技通過3DIC Compiler為多裸晶片集成提供了統(tǒng)一的平臺(tái)，為3D可視化、路徑、探索、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、驗(yàn)證及簽核提供了一體化的超高收斂性環(huán)境。該平臺(tái)建立在新思科技Fusion Design Platform高度可擴(kuò)展的通用數(shù)據(jù)模型之上。該平臺(tái)在提高效率的同時(shí)，還可以擴(kuò)展容量和性能，以支持實(shí)現(xiàn)數(shù)十億個(gè)裸晶間互連。該平臺(tái)提供全套自動(dòng)化功能的同時(shí)，還具備電源完整性、注重優(yōu)化散熱和降噪，從而減少迭代次數(shù)。3DIC Compiler可以讓用戶切實(shí)體驗(yàn)到裸晶芯片在先進(jìn)節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)的巨大設(shè)計(jì)生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)，周轉(zhuǎn)時(shí)間從幾個(gè)月縮短為僅僅幾小時(shí)。

• 芯片的全生命周期管理：如今不同過往，項(xiàng)目在芯片通過最終的測(cè)試程序也并不意味著結(jié)束，這之后我們不僅需要在測(cè)試環(huán)境中檢驗(yàn)芯片，更需要在其終端應(yīng)用中進(jìn)行測(cè)試，貫穿芯片整個(gè)生命周期。新思科技推出芯片生命周期管理（Silicon Lifecycle Management）平臺(tái)，將芯片設(shè)計(jì)、驗(yàn)證測(cè)試、制造與部署的每一個(gè)階段所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)加以連結(jié)，并整合到同一云端系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析，優(yōu)化包括芯片性能、速度、量產(chǎn)良率、品質(zhì)管控以及上市時(shí)間等重要核心指標(biāo)，從而提升芯片產(chǎn)品的整體價(jià)值。

• 助力系統(tǒng)級(jí)公司建立差異化優(yōu)勢(shì)：如今，軟件成為了定義業(yè)務(wù)模式和用戶體驗(yàn)的工具，和系統(tǒng)級(jí)公司實(shí)現(xiàn)差異化優(yōu)勢(shì)的主要驅(qū)動(dòng)力。而安全，已經(jīng)成為除性能、功耗、面積（PPA）這三大傳統(tǒng)設(shè)計(jì)要素以外，芯片開發(fā)者們需要考慮的第四個(gè)重要維度。新思科技在大約7、8年前，就開始關(guān)注這一領(lǐng)域，并對(duì)此進(jìn)行了大量的投入，助力合作伙伴發(fā)現(xiàn)新的機(jī)遇并提供對(duì)應(yīng)的解決方案和前沿技術(shù)。新思科技提供了全方位的系統(tǒng)和軟件安全解決方案幫助開發(fā)者們盡可能地降低安全風(fēng)險(xiǎn)，包括：全面的芯片和應(yīng)用安全軟件（AppSec）產(chǎn)品組合、領(lǐng)先的安全I(xiàn)P產(chǎn)品組合、硬件設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具（Platform Architect、測(cè)試自動(dòng)化解決方案TestMAX 、故障仿真解決方案Z01X 、下一代形式驗(yàn)證解決方案VC Formal 、功能驗(yàn)證解決方案VCS 、硬件加速解決方案ZeBu 和原型設(shè)計(jì)解決方案HAPS ），以及芯片生命周期管理（SLM）系列。

• 自動(dòng)駕駛：作為全球電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化EDA解決方案以及半導(dǎo)體IP行業(yè)的龍頭，新思科技一直站在汽車半導(dǎo)體供應(yīng)鏈的最前端。在軟件定義汽車的時(shí)代，新思科技通過三個(gè)核心技術(shù)創(chuàng)新方向，為用戶提供針對(duì)性的全方位解決方案：第一，車規(guī)級(jí)IP和EDA工具，助力降低芯片設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，提高開發(fā)效率，保證量產(chǎn)制造，并已在全球車載半導(dǎo)體供應(yīng)商多代產(chǎn)品中得到驗(yàn)證。第二，虛擬原型技術(shù)以加快車載ECU系統(tǒng)開發(fā)和測(cè)試，便于客戶軟硬件協(xié)同開發(fā)，及靈活地進(jìn)行軟件調(diào)試。第三，新思科技的軟件安全解決方案，可以檢測(cè)代碼的安全，質(zhì)量及合規(guī)性，提高軟件成熟度。

• 量子計(jì)算：為了使量子計(jì)算從科研走向廣泛應(yīng)用，有三個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)需要解決：雜聲、糾錯(cuò)和退相關(guān)性。為了測(cè)試量子位在不同環(huán)境中表現(xiàn)的可能性，使用計(jì)算機(jī)模擬來優(yōu)化半導(dǎo)體工藝技術(shù)將變得至關(guān)重要。新思科技能夠提供業(yè)界領(lǐng)先的工藝和器件仿真工具，以及用于管理和分析仿真由圖形用戶界面 (GUI) 驅(qū)動(dòng)的仿真環(huán)境。比如：打破物理尺寸極限的原子級(jí)建模軟件QuantumATK，在基于晶圓的數(shù)據(jù)可用之前，模擬電子、結(jié)構(gòu)、磁性、光學(xué)、熱等不同材料的特性和傳輸機(jī)制，大大降低了時(shí)間和成本投入。新思科技 3DIC Compiler 平臺(tái)集成了 OptoCompiler，是第一個(gè)統(tǒng)一半導(dǎo)體和光子設(shè)計(jì)的平臺(tái)，它將成熟的光子技術(shù)與我們成熟的 3DIC 集成平臺(tái)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計(jì)的應(yīng)用和驗(yàn)證，從而支持行業(yè)在這一領(lǐng)域的發(fā)展。

• 硅光芯片：將光子和集成電路的電子結(jié)合在一起，甚至是用光子替代電子形成“片上光互聯(lián)”，以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)有光模塊產(chǎn)業(yè)鏈的重塑，正成為半導(dǎo)體行業(yè)數(shù)個(gè)“顛覆式創(chuàng)新”中的重要方向之一。新思科技光電統(tǒng)一的芯片設(shè)計(jì)解決方案 OptoCompiler可助力開發(fā)者更好地在硅光平臺(tái)上進(jìn)行創(chuàng)新，為光子芯片提供完整的端到端設(shè)計(jì)、驗(yàn)證和簽核解決方案。

一項(xiàng)值得關(guān)注的技術(shù)：Chiplet

• PHY──支持標(biāo)準(zhǔn)和高級(jí)封裝選項(xiàng)，可采用先進(jìn)的FinFET工藝，獲得高帶寬、低功耗和低延遲的裸片間連接。

• 控制器IP──支持PCIe、CXL和其它廣泛應(yīng)用的協(xié)議，用于延遲優(yōu)化的片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）間連接及流協(xié)議；例如與CXS接口和AXI接口的橋接。

• VIP──支持全棧各層的待測(cè)設(shè)計(jì)（DUT）；包括帶有/不帶有PCIe/CXL協(xié)議棧的測(cè)試平臺(tái)接口、用于邊帶服務(wù)請(qǐng)求的應(yīng)用編程接口（API），以及用于流量生成的API。協(xié)議檢查和功能覆蓋位于每個(gè)堆棧層和信令接口，實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展的架構(gòu)和新思科技定義的互操作性測(cè)試套件。

最終拼的是人才

雖然半導(dǎo)體硅工藝接近物理極限，摩爾定律放緩，但新思科技認(rèn)為，芯片是永遠(yuǎn)有創(chuàng)新空間的產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)新和發(fā)展就要不斷克服技術(shù)與工程挑戰(zhàn)，這就離不開研發(fā)和人才的支撐，只有持續(xù)的技術(shù)研發(fā)才是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“硬道理”。對(duì)中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)而言，人才的重要性尤其明顯，中國(guó)的芯片設(shè)計(jì)公司，需要具備更全面的系統(tǒng)集成能力，例如用成熟制程工藝創(chuàng)造出先進(jìn)工藝芯片才能達(dá)到的性能，能做到這一點(diǎn)，對(duì)行業(yè)的意義將非常重大，要做到這一點(diǎn)，就離不開人才的積累。

而中國(guó)半導(dǎo)體人才缺口尤其嚴(yán)重，根據(jù)中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)的相關(guān)報(bào)告，到2024年中國(guó)半導(dǎo)體全行業(yè)人才缺口高達(dá)22萬(wàn)人，其中設(shè)計(jì)業(yè)的缺口在12萬(wàn)至13萬(wàn)人左右。這個(gè)巨大的缺口，需要多方努力來培養(yǎng)合格的芯片人才，進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)27年來，新思科技一直不遺余力地支持各大高校培養(yǎng)芯片人才，為數(shù)字時(shí)代持續(xù)輸送科技人才。

現(xiàn)在，新思科技正在將人才培養(yǎng)戰(zhàn)略從專業(yè)人士、高校學(xué)生延伸至青少年階段，把芯片和科技知識(shí)與初高中的各學(xué)科教育相融合，以“創(chuàng)意+科技”激發(fā)更多青少年對(duì)芯片和硬核科技的探索和創(chuàng)新欲望，為未來10年20年的發(fā)展需求培養(yǎng)人才，為中國(guó)打造未來產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新高地培養(yǎng)生力軍。

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