电子设计自动化(EDA)工具供应商益华计算机(Cadence Design System)年度用户大会Cadence Live在8月底于竹北盛大举行,Cadence台湾区总经理宋栢安在开场致词中表示,从生命科学、自动驾驶、机器人、5G/6G高速无线通信与卫星通信、高性能运算到量子计算机,以往只在科幻小说中出现、曾经我们以为不可能的事物,如今已经在现实生活成为可能,甚至已经迈入商业化量产;这一切都是由日新月异的半导体科技所促成,EDA工具则是其中关键。因此,EDA中的“E”如今还具备“Essential”的意义,扮演实现各种复杂设计不可或缺的助力。
Cadence资深副总裁暨数字与签核业务群总经理滕晋庆(Chin-Chi Teng)进一步指出,该公司以三个同心圆来看待整个世界,核心是芯片、中间是系统,最外圈则是数据;该公司过去35年来创建的优势,就是能横跨这三个同心圆的运算软件(Computational Software)── 即EDA工具。他解释,运算软件就是计算机科学(computer science)加上数学,将之用在芯片设计,就是EDA与IP,在系统圈则是支持市场需求越来越大的系统设计与模拟分析,“如果把运算软件用在数据上,就是人工智能。”
Cadence多物理系统分析业务群研发副总裁顾鑫(Ben Gu)则表示,在2018、19年,公司制定了“智能系统设计”(Intelligent System Design)的大策略方向,积极从一家传统的EDA公司,转型为技术阵容更广泛、能为客户创造更大价值的系统设计自动化(SDA)解决方案供应商。着眼于3D IC、5G/6G高速通信、新一代智能化/电气化车辆,以及从数据中心到小型系统的节能设计等应用,对散热管理、降低电磁干扰效应等方面多物理模拟分析的需求越来越高,通过自主研发创新与一系列的战略性收购,经过三、四年努力,Cadence目前已经拥有非常具竞争力的多物理模拟工具产品组合。
从2019年发布的Clarity 3D求解器、Celsius热求解器两款产品开始,Cadence在2021与2022年进行了一系列对拥有独特、创新技术公司的收购,做了非常多的集成,如今在智能系统设计的三个同心圆都有非常完整的产品线。在芯片方面有Voltus、EMX与Sigrity,在系统有Clarity、Celsius、Fidelity与Future Facilities,在人工智能则有去年新推出的Optimality平台。
顾鑫指出,Cadence在多物理分析产品中最早推出的Clarity,是第一款真正意义上的系统级分析产品,具备黄金标准模拟精度、大规模平行化矩阵运算、革命性的网格(meshing)技术、以及与设计平台高度集成的优势,迄今已协助包含前20大半导体企业在内的超过500位客户,为他们克服了3D IC等复杂设计带来的挑战。四年来,Clarity持续改善核心算法,包括添加加了支持分层(layered)结构的LMesh与任意(arbitrary)结构的XMesh,也与Cadence的云计算与AI技术有所结合。
Cadence MSA Product Porfolio (Source:Cadence)
Celsius则被视为唯一专门为IC工程师打造的热求解器方案,将固体结构的有限元素分析(FEA)与运算流体力学(CFD)两种分析能力结合为单一工具,实现了高性能与高容量,让设计者能在设计流程中尽早分析热问题,迄今获得了200家以上的客户采用。而Cadence在去年10月完成收购了来自英国的Future Facilities,将该团队的电、热模拟数字孪生物科技术,能与Celsius搭配,提高小至芯片、大至数据中心与建筑物的电源与散热效率。
在Sigrity信号/电源完整性(SI/PI)模拟工具方面,Cadence除了将持续改善核心算法提升效率与精度,也将让该工具与设计流程有更好的结合,强化其In-Design Analysis(IDA)方面的性能。2021年发布的Sigrity新版本Sigrity X,能与Clarity搭配并与Allegro有更紧密结合,让印刷电路板(PCB)与IC封装工程师可整合端对端、多结构、多板系统(从发送端到接收端,或供电端和受电端)设计,提高SI/PI签核效率。
在CFD模拟方面,顾鑫重申Cadence进入此领域的心路历程,除了看好其估计达16亿美元规模、远超过任何一个EDA细分市场的庞大市场潜力,也对于CFD结合Cadence运算软件技术,能进军包括数据中心、飞机、车辆甚至医院建筑等各种有趣设计领域的前景信心十足。通过收购整合, Cadence在2022年推出Fidelity CFD软件平台,并与一级方程式(F1)赛车迈凯伦车队(McLaren Racing)成为合作紧密的技术伙伴,车队利用Fidelity改善车辆的动力系统设计,也让成绩有所提升。Cadence近期也与Nvidia宣布了合作成果,利用Fidelity CFD让后者最新的A100 GPU实现9倍的性能提升,以及17倍的系统功耗降低。
最后不可不提的是Optimality。顾鑫表示,模拟工具的终极目标是在加快模拟速度、获得优化模拟结果之余,也让整体设计性能有所提升;Optimality以AI实现了人力不可能做到的模拟次数,达到10倍的生产力提升,最重要的是让工程师能免除重复性的工作,将更多精力投入到设计领域的探索,最终实现更好的整体设计性能表现。
去年4月问世的Optimality与Clarity、Sigrity已经有紧密的结合,为客户实现许多成功的设计,接下来将继续集成Celsius、Fidelity CFD等工具,带来更多价值。顾鑫表示,接下来Optimality也将与Allegro有更进一步的结合,让模拟的结果能回到设计工具以改善工作效率;而也有客户希望Optimality引擎除了针对单一设计从头进行模型训练,也能借由累计以往案例的数据来提升智能,这方面Cadence将与客户有更多相关合作,进一步提升Optimality的性能。
(图片来源:Cadence;数据源:Cadence)