集微網(wǎng)消息,，在中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)2021年會(huì)暨無(wú)錫集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇（ICCAD 2021）上,，Cadence（楷登電子）公司中國(guó)區(qū)總經(jīng)理汪曉煜以《生生不息,，智以馭器–開(kāi)拓EDA無(wú)盡邊際》為題進(jìn)行了主題演講。
5G通信,、超大規(guī)模計(jì)算、人工智能/機(jī)器學(xué)習(xí),、自動(dòng)駕駛汽車和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域?yàn)榘雽?dǎo)體行業(yè)帶來(lái)了更大的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)潛力,。汪曉煜表示，上述新興應(yīng)用帶來(lái)的海量數(shù)據(jù)處理需求推動(dòng)了半導(dǎo)體行業(yè)繼續(xù)強(qiáng)勁增長(zhǎng),，2020年至2025年間半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)年均復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到10.5%,，展望即將到來(lái)的2022年，隨著全球疫情逐漸得到控制,，數(shù)字經(jīng)濟(jì),、元宇宙等大趨勢(shì)繼續(xù)激發(fā)市場(chǎng)繁榮?！敖衲瓿掷m(xù)的缺芯潮,，很生動(dòng)的給全社會(huì)上了一堂教育課——那就是半導(dǎo)體究竟有多重要,。所有這些應(yīng)用都離不開(kāi)超大規(guī)模計(jì)算，它是所有應(yīng)用的基礎(chǔ),?！?/p>
“這些驅(qū)動(dòng)力背后的核心共同點(diǎn)都是數(shù)據(jù)，可以說(shuō)數(shù)據(jù)正在推動(dòng)著半導(dǎo)體復(fù)興時(shí)代,?！彼赋觯皬恼麄€(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)鏈條來(lái)看,，數(shù)據(jù)中心,、服務(wù)器、存內(nèi)計(jì)算,、大數(shù)據(jù)等應(yīng)用帶來(lái)了海量的數(shù)據(jù)處理需求,，過(guò)去兩年的產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是當(dāng)前總數(shù)據(jù)量的90%。雖然每年有大量數(shù)據(jù)產(chǎn)生,，但是可能僅有2%的數(shù)據(jù)會(huì)被分析,，還有大量數(shù)據(jù)未被開(kāi)發(fā)，無(wú)法轉(zhuǎn)型為企業(yè)的核心資產(chǎn),。如何把這些數(shù)據(jù)有效利用起來(lái),，提高數(shù)據(jù)分析能力和效益，對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)提出了很多的挑戰(zhàn),，諸如高密度的存儲(chǔ),、高帶寬額傳輸、高性能的計(jì)算等,，才能保證數(shù)據(jù)能夠真正被利用,。”
超大規(guī)模計(jì)算,、人工智能催生新變革
正是如此,，數(shù)字經(jīng)濟(jì)下超大規(guī)模計(jì)算催生了半導(dǎo)體行業(yè)的新變革，對(duì)芯片設(shè)計(jì)架構(gòu),、EDA工具,、IP開(kāi)發(fā)和制造等都帶來(lái)了很多挑戰(zhàn)和創(chuàng)新的要求。汪曉煜引用統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)指出,，2020年全球超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心資本支出達(dá)到 1200億美元,，到今年6月份，全球范圍內(nèi)超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心一共有659家,，而5年前的2016年僅有不到300家,。除了數(shù)量增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)中心在不斷升級(jí)換代，這一領(lǐng)域的資本支出件推動(dòng)半導(dǎo)體計(jì)算領(lǐng)域的創(chuàng)新,，尤其是對(duì)大規(guī)模的算力芯片提出了更高的要求,。
例如數(shù)據(jù)循環(huán)中端到端，推動(dòng)計(jì)算連接,、存儲(chǔ),、封裝等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，軟件定義,，推動(dòng)定制芯片,、先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)、支持最新協(xié)議的IP核,、先進(jìn)封裝和多物理場(chǎng)等領(lǐng)域的技術(shù)演進(jìn),，以及跨計(jì)算、網(wǎng)絡(luò),、內(nèi)存,、存儲(chǔ)和軟件的集成等方面的系統(tǒng)級(jí)優(yōu)化。
在此趨勢(shì)下,，汪曉煜認(rèn)為,，人工智能來(lái)到“春山可望”的階段。未來(lái)人工智能將逐漸轉(zhuǎn)移到邊緣計(jì)算,，因?yàn)槭袌?chǎng)對(duì)數(shù)據(jù)的安全性,、隱私性越來(lái)越重視，放到云端處理會(huì)產(chǎn)生很多擔(dān)憂,，例如無(wú)人駕駛把大量數(shù)據(jù)放在云端處理,，一方面會(huì)產(chǎn)生很大的功耗，擠壓帶寬,，另一方面在云端處理完全不太可能達(dá)到真正的實(shí)時(shí)決策需求,。“因此我們預(yù)計(jì)越來(lái)越多的人工智能,，尤其在推理芯片的應(yīng)用將在邊緣端得到普及,。預(yù)計(jì)到2030年，70~80%的數(shù)據(jù)將在邊緣端進(jìn)行處理,?！?/p>
除了外部驅(qū)動(dòng)力，半導(dǎo)體行業(yè)也有內(nèi)生動(dòng)力往前發(fā)展,。隨著摩爾定律不斷演進(jìn),，先進(jìn)工藝不斷升級(jí),，在超越摩爾的領(lǐng)域,，先進(jìn)封裝驅(qū)動(dòng)著行業(yè)發(fā)展。同時(shí)，設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的復(fù)雜度越來(lái)越高,，有越來(lái)越多的IP模塊需要提升,。“更重要的是,，中國(guó)有大量的初創(chuàng)公司,，再加上系統(tǒng)公司、互聯(lián)網(wǎng)公司開(kāi)始自研芯片,，采用先進(jìn)工藝設(shè)計(jì)的項(xiàng)目越來(lái)越多,，這些都推動(dòng)著行業(yè)的發(fā)展?！蓖魰造现赋?。
IC設(shè)計(jì)新時(shí)代，將人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)引入EDA
種種外部和內(nèi)部因素的驅(qū)動(dòng)下,，使EDA行業(yè)迎來(lái)了更大的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇和挑戰(zhàn),。
“EDA和IP工具在設(shè)計(jì)行業(yè)中的作用越來(lái)越重要，如何去幫助客戶的產(chǎn)品取得成功,，Cadence希望通過(guò)全面,、智能、靈活的工具來(lái)助力客戶更快的開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品,?！蓖魰造险f(shuō)，“每年公司將40%的營(yíng)收投入研發(fā)以實(shí)現(xiàn)更多創(chuàng)新,，2021年一共推出了13款新的產(chǎn)品,，其中就包括明星產(chǎn)品——百億門(mén)級(jí)的硬件加速仿真器Palladium Z2；利用機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)出來(lái)的,，針對(duì)大規(guī)模SoC和后端實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的Cerebrus Intelligent,；首款高容量Integrity 3D-IC平臺(tái)等等?！?/p>
他以Cerebrus為例介紹了將機(jī)器學(xué)習(xí)引入EDA是如何優(yōu)化數(shù)字實(shí)現(xiàn)流程的,。Cerebrus帶來(lái)了RTL-to-GDS全流程自動(dòng)優(yōu)化，包括 Genus Synthesis Solution綜合解決方案,、Innovus Implementation System設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng),、Tempus Timing Signoff Solution時(shí)序簽核解決方案中的數(shù)十步流程，與手動(dòng)開(kāi)發(fā)流程相比,，開(kāi)發(fā)速度和PPA結(jié)果都得到極大的提升,，這就是全機(jī)器學(xué)習(xí)賦能的自動(dòng)化芯片設(shè)計(jì)流程的優(yōu)勢(shì)所在。他提到,，應(yīng)用Xcelium（ML）可提高多達(dá)10倍的回歸測(cè)試（Regression）效率,，這對(duì)驗(yàn)證來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,。
此外應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)還有一大好處是幫助設(shè)計(jì)工程師大幅提升設(shè)計(jì)效率，應(yīng)對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍面臨人才短缺的難題也非常關(guān)鍵,。
后摩爾時(shí)代,，3D-IC整體解決方案至關(guān)重要
在先進(jìn)封裝領(lǐng)域?qū)DA的要求也越來(lái)越高。汪曉煜表示,，隨著摩爾定律放緩,，晶體管數(shù)量和Die尺寸之間的矛盾達(dá)到極限，單芯片向模塊化,、SoC成為新的演變方向,。根據(jù)不同功能/應(yīng)用，優(yōu)化選擇不同的工藝節(jié)點(diǎn)也是一種可行路徑,，先進(jìn)封裝,，如2.5D、3D封裝和Chiplet也是一種明智選擇,。但Chiplet等3D IC技術(shù)面臨的一大挑戰(zhàn)是信號(hào)完整性,，封裝中的不同Die、不同晶圓代工廠或工藝節(jié)點(diǎn),，系統(tǒng)級(jí)考慮和規(guī)劃,，以及熱學(xué)、機(jī)械學(xué)上的影響等,。隨之而來(lái)的就是相關(guān)EDA平臺(tái)解決方案必不可少,。
“現(xiàn)在業(yè)內(nèi)有許多不同的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)3D-IC， 不過(guò)我認(rèn)為只有無(wú)需介質(zhì)的芯片堆疊能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的超越摩爾,?！彼忉專盁o(wú)需介質(zhì)也就意味著連線可以更短,，功耗也可以隨之降低,，進(jìn)而提升帶寬額性能，封裝成本也會(huì)更低,，良率得到顯著提升,。這樣一來(lái)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力就上去了?！?/p>
整體的解決方案將有助于應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn),。Cadence擁有完整的先進(jìn)封裝平臺(tái)，PCB設(shè)計(jì)集成,，支持芯片設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)分析,。得益于分布式并行計(jì)算技術(shù)和創(chuàng)新算法，Cadence推出多物理場(chǎng)平臺(tái),，在不影響精度的情況下提供顯著的性能優(yōu)勢(shì),。從電磁場(chǎng)仿真工具到熱求解器,，再到通過(guò)收購(gòu)Numeca及Pointwise拓展的計(jì)算流體動(dòng)力（CFD）等，Cadence提供了端到端的仿真流程,，從預(yù)處理、網(wǎng)格劃分,、解算,、優(yōu)化到后處理。
“Cadence的Integrity 3D-IC平臺(tái)就可以在面向超大規(guī)模計(jì)算,、消費(fèi)電子,、5G通信、移動(dòng)和汽車應(yīng)用,，通過(guò)獨(dú)一無(wú)二的系統(tǒng)規(guī)劃功能,，集成電路和靜態(tài)時(shí)序分析（STA），以及物理驗(yàn)證流程,，助力實(shí)現(xiàn)速度更快,、質(zhì)量更高的3D設(shè)計(jì)收斂。因此我們認(rèn)為該平臺(tái)是一款劃時(shí)代的產(chǎn)品,，是業(yè)界第一款真正意義上的一體化3D-IC設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)平臺(tái),。”汪曉煜強(qiáng)調(diào),。
Cadence基于以上洞察和對(duì)未來(lái)發(fā)展的預(yù)見(jiàn),，精準(zhǔn)確立涵蓋卓越設(shè)計(jì)、系統(tǒng)創(chuàng)新和普適智能的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略：以卓越設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),，由核心EDA和IP組成,；基于一流的計(jì)算引擎，將此擴(kuò)展至更廣闊的系統(tǒng)創(chuàng)新,，包括系統(tǒng)分析,、射頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嵌入式軟件等；最后一層是普適智能,，應(yīng)用AI和算法知識(shí),，進(jìn)一步改進(jìn)EDA產(chǎn)品。Cadence致力于為業(yè)界提供一流的技術(shù)引擎,，幫助廣大客戶實(shí)現(xiàn)最好的PPA,，以及最快的設(shè)計(jì)效率，建立自己的差異化優(yōu)勢(shì)從而取得更大的市場(chǎng)成功,。
最后,，汪曉煜表示：“Cadence的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)戰(zhàn)略旨在強(qiáng)化Cadence以計(jì)算軟件為核心實(shí)力，具備普適智能,、系統(tǒng)創(chuàng)新和卓越設(shè)計(jì)能力,。未來(lái)我們將人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)全面引入到EDA工具中,，使我們的方案更加智能化?！?/p>
約40年前,，EDA工具的出現(xiàn)幫助我們?cè)谠O(shè)計(jì)復(fù)雜度大潮中乘風(fēng)破浪；如今,，當(dāng)后摩爾時(shí)代的海量數(shù)據(jù)橫亙于前時(shí),，以Cadence為首的EDA廠商再一次發(fā)揮基石底座作用，率先探索先進(jìn)封裝,、異構(gòu)集成等可行路徑,，助力產(chǎn)業(yè)沖破藩籬、走向更大繁榮,。
