EDA從芯片延伸至系統(tǒng)，新興技術與客戶挑戰(zhàn)大

　　芯片與系統(tǒng)設計業(yè)的挑戰(zhàn)

　　當前，幾大主流EDA(電子設計自動化)公司在擴展服務領域，以順應整個行業(yè)和客戶需求和變化。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，或通過自己的設計流程來完成。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(tǒng)越來越復雜，提高了各方面的門檻，諸如封裝、PCB全系統(tǒng)設計等。因此需要關注系統(tǒng)在驅動整個芯片設計方面的發(fā)展，要考慮全系統(tǒng)/全局的優(yōu)化軟硬件和整合等。

　　再有，對應用的經驗積累和對應用的設計服務也是很多EDA公司關注的大方向。

Cadence中國區(qū)總經理徐昀女士

　　看好本土芯片與系統(tǒng)的機會

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

　　*AI

　　中國已是世界第二大AI經濟體，一些本土相關的芯片企業(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(神經網絡單元)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。實際上，Cadence的DSP?IP十分適合AI應用。其中DSP的能效比高，有專門針對AI神經網絡的DSP，例如2017年推出的Tensilica?Vision?C5?DSP，也有針對視覺的Tensilica?Vision?P6?DSP。

　　除了IP，由于人工智能芯片的規(guī)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有一款全球領先的驗證產品——硬件仿真加速器Z1，還有傳統(tǒng)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。

　　另外芯片實現(xiàn)方面。AI芯片一般會采用最先進的工具和制程，由此會帶來實現(xiàn)上的挑戰(zhàn)。Cadence在實現(xiàn)上面的產品在全球市占率很高。

　　*汽車電子

　　在汽車電子業(yè)，設計師會選擇工具，做IT(信息技術)、車規(guī)、質量等相關認證，其實除了這些基礎工作以外，更多是怎樣積累應用方面的經驗。Cadence在國際上與最先進的智能汽車公司有合作，也收購了一些相關技術公司，并十分關注汽車電子/智能汽車的應用技術，能夠為汽車電子業(yè)做系統(tǒng)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通過了ISO?26262相關認證。

　　當然認證只是一部分，更重要的是通過和國際先進智能汽車公司的合作，積累大量應用設計經驗。最近的例子是Cadence的汽車整體解決方法正在支持和服務國內第一個綜合汽車電子芯片的設計。

　　*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)的機會非常多。實際上，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(tǒng)方向上有很多優(yōu)勢，例如?？?、大華等設備商在全球智能監(jiān)控領域領先，如何利用我們在系統(tǒng)上的優(yōu)勢帶動芯片業(yè)，是一個很大的契機與挑戰(zhàn)。

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

　　SDE與南京基地服務新興業(yè)務

　　近幾年，中國乃至世界半導體業(yè)的一大亮點是新興業(yè)務的崛起。為此Cadence主要用SDE(系統(tǒng)設計實現(xiàn))配合，此外還有2017年11月在南京成立的Cadence(中國)半導體產業(yè)基地，主要為國內生產線提供更多高質量的IP。

　　*SDE系統(tǒng)戰(zhàn)略

　　如今出現(xiàn)了這樣一種趨勢：互聯(lián)網應用供應商和系統(tǒng)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增加客戶的黏度。為此，Cadence推出了系統(tǒng)設計實現(xiàn)(SDE)的策略。

　　具體地，以前人們關注更多的是系統(tǒng)本身的性能，現(xiàn)在更多追求的是應用體驗。例如雙十一的搶紅包/搶單，每個環(huán)節(jié)都影響到用戶的體驗是否流暢，及最終的結果。國民游戲《王者榮耀》等也需要各個環(huán)節(jié)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(xiàn)在CPU約占到計算的30%的比例，此外服務器也有很多優(yōu)化，諸如原來的服務器與客戶端由一對一方式到現(xiàn)在的一對多，還能有效防止外掛。

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

　　傳統(tǒng)模式是軟件和硬件分開開發(fā)，同時，是在通用硬件的基礎上虛擬化。新的模式是軟硬件共同開發(fā)，通過應用開發(fā)來實現(xiàn)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DSP等加速的方式來減輕CPU的負擔?，F(xiàn)在硬件的設計要求通過算法和應用的要求來進行一些定制?？梢娪性絹碓蕉嗟挠布ㄖ苹男枨?。此外新的硬件結構也越來越復雜，例如多核，有趣的是這樣的發(fā)展需要，往往是由系統(tǒng)或應用供應商來驅動的，例如BAT(百度阿里騰訊)。

　　所以系統(tǒng)的設計就越來越面臨挑戰(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，也有超越機械性的集成。

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

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

　　從芯片實現(xiàn)角度來看，先進制程和主流制程面臨著不同的挑戰(zhàn)，例如先進制程越來越復雜，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(tǒng)設計不僅僅是廠商的問題，硬件和軟件設計、系統(tǒng)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層面的要求。所以越來越多的定制化就會要求更高的設計效率和協(xié)同合作。

　　為此，Cadence提出了SDE(系統(tǒng)設計實現(xiàn))策略，分為四個層次：系統(tǒng)集成，系統(tǒng)互聯(lián)，IP集成和IC設計。

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　　具體地，SDE(系統(tǒng)設計實現(xiàn))可以為系統(tǒng)集成提供驗證方法學，提供設計和分析工具;在高速PCB和分析方面，Cadence的產品(例如Orcad等)占據(jù)市場的領先地位。在驗證方法方面，Cadence的相關產品也在市場上受到了良好的反映。芯片實現(xiàn)工具方面，最重要的是可通過和生態(tài)系統(tǒng)伙伴的合作，來服務各個行業(yè)的領先企業(yè)。

　　另外，針對不同的客戶類型，Cadence還可以配置不同的資源，使系統(tǒng)公司、全流程公司、芯片公司都可以實現(xiàn)系統(tǒng)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(qū)人民政府簽署了為建立Cadence(中國)半導體產業(yè)基地的戰(zhàn)略合作備忘錄及國產集成電路知識產權開發(fā)與服務平臺的正式投資協(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，在南京的實際的公司，Cadence將有三塊業(yè)務，主要起到三個方向的作用，1.把Cadence最先進的IP技術引入到中國，例如把高速技術等最頂尖、先進的技術放到這個實體來，幫助中國半導體產業(yè)的人才有機會接觸最新的技術。2.希望幫助中國本地的公司建造完整的生態(tài)系統(tǒng)。3.幫助Cadence更快地擴展SDE(系統(tǒng)設計實現(xiàn))的策略。

　　第二部分是會與南京的產業(yè)園合作，希望在南京構建半導體生態(tài)系統(tǒng)，服務當?shù)氐腡SMC等企業(yè)，同時希望在那里打造Cadence生態(tài)產業(yè)圈，把相關企業(yè)引入南京/產業(yè)園里做生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展，甚至服務整個中國的半導體產業(yè)。

　　小結

　　在當今時代，芯片的設計越來越復雜，同時系統(tǒng)設計也被推向一個全新的高度，因此系統(tǒng)公司、軟件公司、芯片公司必須相互理解和合作，才能真正地實現(xiàn)好的系統(tǒng)設計。需要EDA公司有豐富的工具、IP和對整個應用的經驗積累，以幫助客戶盡快、更安全地實現(xiàn)芯片與系統(tǒng)的設計。