EDA從芯片延伸至系統(tǒng)，新興技術(shù)與客戶挑戰(zhàn)大

　　芯片與系統(tǒng)設(shè)計(jì)業(yè)的挑戰(zhàn)

　　當(dāng)前，幾大主流EDA(電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)公司在擴(kuò)展服務(wù)領(lǐng)域，以順應(yīng)整個(gè)行業(yè)和客戶需求和變化。當(dāng)前的變化如下：

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

　　二是由于系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，提高了各方面的門檻，諸如封裝、PCB全系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。因此需要關(guān)注系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)整個(gè)芯片設(shè)計(jì)方面的發(fā)展，要考慮全系統(tǒng)/全局的優(yōu)化軟硬件和整合等。

　　再有，對(duì)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)積累和對(duì)應(yīng)用的設(shè)計(jì)服務(wù)也是很多EDA公司關(guān)注的大方向。

Cadence中國(guó)區(qū)總經(jīng)理徐昀女士

　　看好本土芯片與系統(tǒng)的機(jī)會(huì)

　　中國(guó)很多應(yīng)用會(huì)為本土IC帶來(lái)機(jī)會(huì)，例如AI(人工智能)、物聯(lián)網(wǎng)/工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子等。其中，AI與自主可控有望率先達(dá)到或趕超國(guó)際領(lǐng)先水平。

　　*AI

　　中國(guó)已是世界第二大AI經(jīng)濟(jì)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(nèi)置了獨(dú)立NPU(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元)的智能手機(jī)AI計(jì)算平臺(tái)，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(yīng)用。其中DSP的能效比高，有專門針對(duì)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(duì)視覺(jué)的Tensilica?Vision?P6?DSP。

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

　　另外芯片實(shí)現(xiàn)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(xiàn)上的挑戰(zhàn)。Cadence在實(shí)現(xiàn)上面的產(chǎn)品在全球市占率很高。

　　*汽車電子

　　在汽車電子業(yè)，設(shè)計(jì)師會(huì)選擇工具，做IT(信息技術(shù))、車規(guī)、質(zhì)量等相關(guān)認(rèn)證，其實(shí)除了這些基礎(chǔ)工作以外，更多是怎樣積累應(yīng)用方面的經(jīng)驗(yàn)。Cadence在國(guó)際上與最先進(jìn)的智能汽車公司有合作，也收購(gòu)了一些相關(guān)技術(shù)公司，并十分關(guān)注汽車電子/智能汽車的應(yīng)用技術(shù)，能夠?yàn)槠囯娮訕I(yè)做系統(tǒng)層級(jí)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(yīng)的IP通過(guò)了ISO?26262相關(guān)認(rèn)證。

　　當(dāng)然認(rèn)證只是一部分，更重要的是通過(guò)和國(guó)際先進(jìn)智能汽車公司的合作，積累大量應(yīng)用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。最近的例子是Cadence的汽車整體解決方法正在支持和服務(wù)國(guó)內(nèi)第一個(gè)綜合汽車電子芯片的設(shè)計(jì)。

　　*自主可控

　　中國(guó)的半導(dǎo)體業(yè)一直在提倡自主可控。因此中國(guó)本土企業(yè)的機(jī)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(shí)別、安防等。我們國(guó)內(nèi)在系統(tǒng)方向上有很多優(yōu)勢(shì)，例如?？?、大華等設(shè)備商在全球智能監(jiān)控領(lǐng)域領(lǐng)先，如何利用我們?cè)谙到y(tǒng)上的優(yōu)勢(shì)帶動(dòng)芯片業(yè)，是一個(gè)很大的契機(jī)與挑戰(zhàn)。

　　針對(duì)各種熱門應(yīng)用，例如人工智能、計(jì)算或工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、汽車、自主可控等，Cadence有相應(yīng)的SDE(系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn))解決方案。

　　SDE與南京基地服務(wù)新興業(yè)務(wù)

　　近幾年，中國(guó)乃至世界半導(dǎo)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(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn))配合，此外還有2017年11月在南京成立的Cadence(中國(guó))半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基地，主要為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)線提供更多高質(zhì)量的IP。

　　*SDE系統(tǒng)戰(zhàn)略

　　如今出現(xiàn)了這樣一種趨勢(shì)：互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用供應(yīng)商和系統(tǒng)設(shè)計(jì)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)增加客戶的黏度。為此，Cadence推出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)(SDE)的策略。

　　具體地，以前人們關(guān)注更多的是系統(tǒng)本身的性能，現(xiàn)在更多追求的是應(yīng)用體驗(yàn)。例如雙十一的搶紅包/搶單，每個(gè)環(huán)節(jié)都影響到用戶的體驗(yàn)是否流暢，及最終的結(jié)果。國(guó)民游戲《王者榮耀》等也需要各個(gè)環(huán)節(jié)協(xié)同配合和全局優(yōu)化，例如計(jì)算優(yōu)化方面，需要CPU和GPU的重新融合，現(xiàn)在CPU約占到計(jì)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)器與客戶端由一對(duì)一方式到現(xiàn)在的一對(duì)多，還能有效防止外掛。

　　可見(jiàn)，盡管我們所看到的應(yīng)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(xiàn)系統(tǒng)的差異化。因此這種多層次的優(yōu)化也驅(qū)動(dòng)了整個(gè)體系的開(kāi)發(fā)模式的變化。

　　傳統(tǒng)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(chǔ)上虛擬化。新的模式是軟硬件共同開(kāi)發(fā)，通過(guò)應(yīng)用開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)最終應(yīng)用。

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　　硬件方面，硬件也要做相應(yīng)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(fù)擔(dān)。現(xiàn)在硬件的設(shè)計(jì)要求通過(guò)算法和應(yīng)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(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，例如多核，有趣的是這樣的發(fā)展需要，往往是由系統(tǒng)或應(yīng)用供應(yīng)商來(lái)驅(qū)動(dòng)的，例如BAT(百度阿里騰訊)。

　　所以系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就越來(lái)越面臨挑戰(zhàn)。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(jī)械性的集成。

　　軟件的設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜和充滿挑戰(zhàn)，例如對(duì)功耗和發(fā)熱做更多的分析。

　　因?yàn)橄到y(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)驗(yàn)證的要求也越來(lái)越高，單引擎的驗(yàn)證已不能確保驗(yàn)證的準(zhǔn)確性，產(chǎn)生了多引擎并行驗(yàn)證需求。

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

　　所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅僅是廠商的問(wèn)題，硬件和軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成等方面要充分溝通，了解對(duì)方的局限，此外還有對(duì)方對(duì)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(shè)計(jì)效率和協(xié)同合作。

　　為此，Cadence提出了SDE(系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn))策略，分為四個(gè)層次：系統(tǒng)集成，系統(tǒng)互聯(lián)，IP集成和IC設(shè)計(jì)。

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　　具體地，SDE(系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn))可以為系統(tǒng)集成提供驗(yàn)證方法學(xué)，提供設(shè)計(jì)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(jù)市場(chǎng)的領(lǐng)先地位。在驗(yàn)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(xiàn)工具方面，最重要的是可通過(guò)和生態(tài)系統(tǒng)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(duì)不同的客戶類型，Cadence還可以配置不同的資源，使系統(tǒng)公司、全流程公司、芯片公司都可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　*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(qū)人民政府簽署了為建立Cadence(中國(guó))半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)基地的戰(zhàn)略合作備忘錄及國(guó)產(chǎn)集成電路知識(shí)產(chǎn)權(quán)開(kāi)發(fā)與服務(wù)平臺(tái)的正式投資協(xié)議。這次合作對(duì)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(guó)，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(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的人才有機(jī)會(huì)接觸最新的技術(shù)。2.希望幫助中國(guó)本地的公司建造完整的生態(tài)系統(tǒng)。3.幫助Cadence更快地?cái)U(kuò)展SDE(系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn))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(gòu)建半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)，服務(wù)當(dāng)?shù)氐腡SMC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(tǒng)發(fā)展，甚至服務(wù)整個(gè)中國(guó)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

　　小結(jié)

　　在當(dāng)今時(shí)代，芯片的設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)也被推向一個(gè)全新的高度，因此系統(tǒng)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(xiàn)好的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。需要EDA公司有豐富的工具、IP和對(duì)整個(gè)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)積累，以幫助客戶盡快、更安全地實(shí)現(xiàn)芯片與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。