萬(wàn)物智能化：軟件對芯片產(chǎn)業(yè)的重塑

新思科技（Synopsys）作為世界前20大軟件公司，其在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置卻主要定位在硬件之前，因此，談及在萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代中軟件與硬件的關(guān)系和未來(lái)，新思科技董事長(cháng)兼聯(lián)席CEO Aart de Geus博士所處的視角就會(huì )變得特別有意思。近日，筆者借Aart de Geus博士在清華大學(xué)發(fā)表了“Silicon to software”的演講之際，就軟件與硬件的未來(lái)與其進(jìn)行了深入的交流。

在演講中，Aart de Geus博士回顧了半導體產(chǎn)業(yè)近年來(lái)的發(fā)展歷史，并對摩爾定律的變化與擴展與現場(chǎng)同學(xué)進(jìn)行了深入交流。特別的，他總結了半導體市場(chǎng)過(guò)去及未來(lái)的變革，即從以PC產(chǎn)業(yè)為主驅動(dòng)到現在以移動(dòng)設備為主要驅動(dòng)力再到未來(lái)的物聯(lián)網(wǎng)驅動(dòng)的半導體產(chǎn)業(yè)的變化。在這個(gè)過(guò)程中，從IoT到萬(wàn)物智能將會(huì )重新定義半導體產(chǎn)業(yè)中軟件與硬件的角色關(guān)系，比如從傳感器到芯片，再由軟件及人工智能最后實(shí)現的物聯(lián)網(wǎng)應用這樣一個(gè)技術(shù)鏈條中，軟件將變成芯片開(kāi)發(fā)的主要推動(dòng)力，影響著(zhù)芯片的性能、功耗和成本。

FINFET的廣泛應用，讓摩爾定律并沒(méi)有提早被終結，在這個(gè)過(guò)程中，EDA已經(jīng)成為遵循摩爾定律繼續前進(jìn)的一部分。系統級設計、SoC設計以及3D IC等概念代表著(zhù)IC設計中的集成化趨勢，隨著(zhù)制造工藝節點(diǎn)的向前推進(jìn)，EDA廠(chǎng)商面臨來(lái)自?xún)煞矫娴臋C遇和挑戰，一方面是芯片廠(chǎng)商大規模復雜集成電路的設計、驗證需求，另一方面是工藝廠(chǎng)商更低尺寸工藝節點(diǎn)的設計需求。新思科技的任務(wù)就是為復雜的芯片設計提供支持，以簡(jiǎn)化其設計成本及時(shí)間。

對于前者，Aart表示設計通常為自下而上，從IP復用、糾錯和原型設計、系統級復雜芯片到最后的系統設計，而工具則是自上而下的，從選擇的工藝制程，設計中遵循的PPAY原則（即高性能、低功耗、小尺寸和高良率），規?；膹碗s度，以至深入到硅。借助這些工具，半導體芯片商在設計過(guò)程所面對的問(wèn)題趨于簡(jiǎn)化，而測試和驗證部分則經(jīng)常會(huì )占據芯片開(kāi)發(fā)半數以上的工作量。在驗證部分，Aart de Geus博士認為，隨著(zhù)系統級設計和硬件驗證的復雜度與日俱增，以及隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)應用的不斷推進(jìn)，系統級產(chǎn)品的復雜度也在提升，多操作系統、多軟件環(huán)境并存的現象將越來(lái)越普遍，這時(shí)，如何保證軟件環(huán)境和代碼的正確和安全將對整個(gè)系統的穩定運行發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，Synopsys從中看到的是軟件驗證產(chǎn)品的機會(huì )，并且進(jìn)行了有效的收購和針對性研發(fā)。

物聯(lián)網(wǎng)作為演講中最重點(diǎn)的應用，Aart de Geus博士認為，人人對它都有不同的定義與期待；而在它的不同層面中，最受歡迎的部分是與日?，F實(shí)生活密切相關(guān)的各種裝置，傳感器與無(wú)線(xiàn)連接的配合讓物聯(lián)網(wǎng)變得越來(lái)越有趣，對新思科技而言，物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的機遇并不僅僅存在于更復雜的芯片設計中，同樣存在于更多的軟件及智能化設備的廣袤應用空間中。新思科技也已經(jīng)瞄準EDA之外的市場(chǎng)，希望以軟件的經(jīng)驗和對硬件設計的了解，能夠幫助更多客戶(hù)催生出更多具有價(jià)值的物聯(lián)網(wǎng)應用。

安全性一直被視為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，新思科技近年來(lái)收購多家安全相關(guān)的IP企業(yè)，就是瞄準這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的應用。Aart de Geus博士認為要確保物聯(lián)網(wǎng)的安全性，會(huì )需要硬體與軟體都開(kāi)始采用安全技術(shù)；在軟體的部分，有許多自動(dòng)驗證方法以及嵌入程式碼能確保其安全性，在硬體的部分則可以利用一些加密技術(shù)。他認為物聯(lián)網(wǎng)的安全性是一個(gè)不斷發(fā)展進(jìn)化的過(guò)程，有些方法可能被破解、又接著(zhù)有新的機制加入…然后一步步透過(guò)這些經(jīng)驗讓整體物聯(lián)網(wǎng)的安全性更周密；這恐怕不是在短時(shí)間之內可以達成的，因為總是會(huì )有更聰明的‘駭客’出現。

另一方面，IP授權成為新思科技的新業(yè)務(wù)增長(cháng)，雖然Aart de Geus博士介紹這部分業(yè)務(wù)只占公司5%左右的營(yíng)收，但近3年Synopsys的IP授權業(yè)務(wù)一直保持年均20~30%的復合增長(cháng)，使得該業(yè)務(wù)成為未來(lái)公司的潛在增長(cháng)重點(diǎn)。嵌入式系統設計的趨勢讓Synopsys看到更多IP授權的空間，比如收購了ARC處理器尤其適用于嵌入式SoC設計的特點(diǎn)。