EDA從芯片延伸至系統，新興技術(shù)與客戶(hù)挑戰大

　　芯片與系統設計業(yè)的挑戰

　　當前，幾大主流EDA(電子設計自動(dòng)化)公司在擴展服務(wù)領(lǐng)域，以順應整個(gè)行業(yè)和客戶(hù)需求和變化。當前的變化如下：

　　一由于摩爾定律的發(fā)展，芯片的復雜度越來(lái)越高，而很多設計公司的積累還不夠，很難把所有IP做好，或通過(guò)自己的設計流程來(lái)完成。在此前提下，需要在以下兩方面擴展：1.IP;2.驗證。

　　二是由于系統越來(lái)越復雜，提高了各方面的門(mén)檻，諸如封裝、PCB全系統設計等。因此需要關(guān)注系統在驅動(dòng)整個(gè)芯片設計方面的發(fā)展，要考慮全系統/全局的優(yōu)化軟硬件和整合等。

　　再有，對應用的經(jīng)驗積累和對應用的設計服務(wù)也是很多EDA公司關(guān)注的大方向。

Cadence中國區總經(jīng)理徐昀女士

　　看好本土芯片與系統的機會(huì )

　　中國很多應用會(huì )為本土IC帶來(lái)機會(huì )，例如AI(人工智能)、物聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)電子等。其中，AI與自主可控有望率先達到或趕超國際領(lǐng)先水平。

　　*AI

　　中國已是世界第二大AI經(jīng)濟體，一些本土相關(guān)的芯片企業(yè)發(fā)展迅速，例如華為海思在2017年率先推出麒麟970芯片，是內置了獨立NPU(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )單元)的智能手機AI計算平臺，在其新聞稿中，提到使用了Cadence的Tensilica?Vision?P6?DSP。實(shí)際上，Cadence的DSP?IP十分適合AI應用。其中DSP的能效比高，有專(zhuān)門(mén)針對AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的DSP，例如2017年推出的Tensilica?Vision?C5?DSP，也有針對視覺(jué)的Tensilica?Vision?P6?DSP。

　　除了IP，由于人工智能芯片的規模大、復雜度高，對驗證的要求也很高。驗證需要多引擎以相互補充。在驗證引擎上，Cadence有一款全球領(lǐng)先的驗證產(chǎn)品——硬件仿真加速器Z1，還有傳統的驗證引擎IES，及其新版本并行仿真器Xcelium，針對多核的驗證方式可提供高速度。

　　另外芯片實(shí)現方面。AI芯片一般會(huì )采用最先進(jìn)的工具和制程，由此會(huì )帶來(lái)實(shí)現上的挑戰。Cadence在實(shí)現上面的產(chǎn)品在全球市占率很高。

　　*汽車(chē)電子

　　在汽車(chē)電子業(yè)，設計師會(huì )選擇工具，做IT(信息技術(shù))、車(chē)規、質(zhì)量等相關(guān)認證，其實(shí)除了這些基礎工作以外，更多是怎樣積累應用方面的經(jīng)驗。Cadence在國際上與最先進(jìn)的智能汽車(chē)公司有合作，也收購了一些相關(guān)技術(shù)公司，并十分關(guān)注汽車(chē)電子/智能汽車(chē)的應用技術(shù)，能夠為汽車(chē)電子業(yè)做系統層級的支持。

　　目前，Cadence已做了很多努力和積累，使全流程工具和相應的IP通過(guò)了ISO?26262相關(guān)認證。

　　當然認證只是一部分，更重要的是通過(guò)和國際先進(jìn)智能汽車(chē)公司的合作，積累大量應用設計經(jīng)驗。最近的例子是Cadence的汽車(chē)整體解決方法正在支持和服務(wù)國內第一個(gè)綜合汽車(chē)電子芯片的設計。

　　*自主可控

　　中國的半導體業(yè)一直在提倡自主可控。因此中國本土企業(yè)的機會(huì )非常多。實(shí)際上，自主可控的很多概念是聯(lián)合在一起的，例如人工智能(AI)、圖像識別、安防等。我們國內在系統方向上有很多優(yōu)勢，例如?？?、大華等設備商在全球智能監控領(lǐng)域領(lǐng)先，如何利用我們在系統上的優(yōu)勢帶動(dòng)芯片業(yè)，是一個(gè)很大的契機與挑戰。

　　針對各種熱門(mén)應用，例如人工智能、計算或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)、自主可控等，Cadence有相應的SDE(系統設計實(shí)現)解決方案。

　　SDE與南京基地服務(wù)新興業(yè)務(wù)

　　近幾年，中國乃至世界半導體業(yè)的一大亮點(diǎn)是新興業(yè)務(wù)的崛起。為此Cadence主要用SDE(系統設計實(shí)現)配合，此外還有2017年11月在南京成立的Cadence(中國)半導體產(chǎn)業(yè)基地，主要為國內生產(chǎn)線(xiàn)提供更多高質(zhì)量的IP。

　　*SDE系統戰略

　　如今出現了這樣一種趨勢：互聯(lián)網(wǎng)應用供應商和系統設計公司也在向定制芯片等硬件發(fā)展，以利用這些差異化來(lái)增加客戶(hù)的黏度。為此，Cadence推出了系統設計實(shí)現(SDE)的策略。

　　具體地，以前人們關(guān)注更多的是系統本身的性能，現在更多追求的是應用體驗。例如雙十一的搶紅包/搶單，每個(gè)環(huán)節都影響到用戶(hù)的體驗是否流暢，及最終的結果。國民游戲《王者榮耀》等也需要各個(gè)環(huán)節協(xié)同配合和全局優(yōu)化，例如計算優(yōu)化方面，需要CPU和GPU的重新融合，現在CPU約占到計算的30%的比例，此外服務(wù)器也有很多優(yōu)化，諸如原來(lái)的服務(wù)器與客戶(hù)端由一對一方式到現在的一對多，還能有效防止外掛。

　　可見(jiàn)，盡管我們所看到的應用基本上都顯示在終端，諸如移動(dòng)終端、云端等，但是只有多層次的端到端優(yōu)化才能實(shí)現系統的差異化。因此這種多層次的優(yōu)化也驅動(dòng)了整個(gè)體系的開(kāi)發(fā)模式的變化。

　　傳統模式是軟件和硬件分開(kāi)開(kāi)發(fā)，同時(shí)，是在通用硬件的基礎上虛擬化。新的模式是軟硬件共同開(kāi)發(fā)，通過(guò)應用開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現最終應用。

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　　硬件方面，硬件也要做相應的優(yōu)化，一些功能可通過(guò)DSP等加速的方式來(lái)減輕CPU的負擔?，F在硬件的設計要求通過(guò)算法和應用的要求來(lái)進(jìn)行一些定制?？梢?jiàn)有越來(lái)越多的硬件定制化的需求。此外新的硬件結構也越來(lái)越復雜，例如多核，有趣的是這樣的發(fā)展需要，往往是由系統或應用供應商來(lái)驅動(dòng)的，例如BAT(百度阿里騰訊)。

　　所以系統的設計就越來(lái)越面臨挑戰。例如在集成方面，有更多的IP集成，需要考慮軟硬件的集成，也有超越機械性的集成。

　　軟件的設計也越來(lái)越復雜和充滿(mǎn)挑戰，例如對功耗和發(fā)熱做更多的分析。

　　因為系統越來(lái)越復雜，對驗證的要求也越來(lái)越高，單引擎的驗證已不能確保驗證的準確性，產(chǎn)生了多引擎并行驗證需求。

　　從芯片實(shí)現角度來(lái)看，先進(jìn)制程和主流制程面臨著(zhù)不同的挑戰，例如先進(jìn)制程越來(lái)越復雜，主流制程的模擬和混合信號的要求也在不斷提升。

　　所以系統設計不僅僅是廠(chǎng)商的問(wèn)題，硬件和軟件設計、系統集成等方面要充分溝通，了解對方的局限，此外還有對方對自己這個(gè)層面的要求。所以越來(lái)越多的定制化就會(huì )要求更高的設計效率和協(xié)同合作。

　　為此，Cadence提出了SDE(系統設計實(shí)現)策略，分為四個(gè)層次：系統集成，系統互聯(lián)，IP集成和IC設計。

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　　具體地，SDE(系統設計實(shí)現)可以為系統集成提供驗證方法學(xué)，提供設計和分析工具;在高速PCB和分析方面，Cadence的產(chǎn)品(例如Orcad等)占據市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。在驗證方法方面，Cadence的相關(guān)產(chǎn)品也在市場(chǎng)上受到了良好的反映。芯片實(shí)現工具方面，最重要的是可通過(guò)和生態(tài)系統伙伴的合作，來(lái)服務(wù)各個(gè)行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)。

　　另外，針對不同的客戶(hù)類(lèi)型，Cadence還可以配置不同的資源，使系統公司、全流程公司、芯片公司都可以實(shí)現系統的設計。

　　*南京基地：提供IP，打造生態(tài)圈

　　2017年11月，Cadence與南京市浦口區人民政府簽署了為建立Cadence(中國)半導體產(chǎn)業(yè)基地的戰略合作備忘錄及國產(chǎn)集成電路知識產(chǎn)權開(kāi)發(fā)與服務(wù)平臺的正式投資協(xié)議。這次合作對Cadence是非常有突破性的合作新模式。

　　南京公司分成兩部分。

　　第一部分，在南京的實(shí)際的公司，Cadence將有三塊業(yè)務(wù)，主要起到三個(gè)方向的作用，1.把Cadence最先進(jìn)的IP技術(shù)引入到中國，例如把高速技術(shù)等最頂尖、先進(jìn)的技術(shù)放到這個(gè)實(shí)體來(lái)，幫助中國半導體產(chǎn)業(yè)的人才有機會(huì )接觸最新的技術(shù)。2.希望幫助中國本地的公司建造完整的生態(tài)系統。3.幫助Cadence更快地擴展SDE(系統設計實(shí)現)的策略。

　　第二部分是會(huì )與南京的產(chǎn)業(yè)園合作，希望在南京構建半導體生態(tài)系統，服務(wù)當地的TSMC等企業(yè)，同時(shí)希望在那里打造Cadence生態(tài)產(chǎn)業(yè)圈，把相關(guān)企業(yè)引入南京/產(chǎn)業(yè)園里做生態(tài)系統發(fā)展，甚至服務(wù)整個(gè)中國的半導體產(chǎn)業(yè)。

　　小結

　　在當今時(shí)代，芯片的設計越來(lái)越復雜，同時(shí)系統設計也被推向一個(gè)全新的高度，因此系統公司、軟件公司、芯片公司必須相互理解和合作，才能真正地實(shí)現好的系統設計。需要EDA公司有豐富的工具、IP和對整個(gè)應用的經(jīng)驗積累，以幫助客戶(hù)盡快、更安全地實(shí)現芯片與系統的設計。