西門子EDA：構(gòu)建數(shù)字化創(chuàng)新"底座"，驅(qū)動智能未來

伴隨5G、汽車電子、人工智能及物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)需求也保持持續(xù)增長態(tài)勢，根據(jù)半導(dǎo)體行業(yè)權(quán)威機構(gòu)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計協(xié)會（WSTS）發(fā)布的數(shù)據(jù)，2022年全球半導(dǎo)體市場預(yù)計增長16.3%。

與此同時，新技術(shù)的落地與融合也進一步加速各行各業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，企業(yè)需要利用創(chuàng)新和數(shù)字化方法開拓新的市場規(guī)則，將電氣、電子、軟件和機械與智能商業(yè)環(huán)境、智能工廠、智能基礎(chǔ)設(shè)施等系統(tǒng)整合為自成一體的生態(tài)系統(tǒng)，從而確立和鞏固市場領(lǐng)導(dǎo)者的地位，而這不僅僅意味著作為數(shù)字化核心的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)會呈現(xiàn)出指數(shù)級增長，同時也意味著更復(fù)雜、更精細的差異化IC需求，在這種趨勢下，很多企業(yè)都將芯片的開發(fā)與迭代納入內(nèi)部組織，或者與專業(yè)公司合作進行IC定制，以形成差異化的競爭優(yōu)勢。

從EDA到系統(tǒng)，造就創(chuàng)新基石

EDA（電子設(shè)計自動化）被譽為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè) "皇冠上的明珠"，如何通過技術(shù)革新，聯(lián)動產(chǎn)業(yè)上下游應(yīng)對逐漸增加的市場挑戰(zhàn)，是數(shù)字化時代下的EDA領(lǐng)域無法繞開的核心命題。

2017年，專注于電氣自動化、工業(yè)自動化、工業(yè)數(shù)字化的西門子洞悉了將電子設(shè)計連接至大型系統(tǒng)的行業(yè)需求，收購Mentor Graphics（現(xiàn)西門子EDA），完善了其電子集成電路和系統(tǒng)設(shè)計、仿真及制造解決方案的布局，進一步拓展了數(shù)字化企業(yè)軟件的整合能力；而承載了西門子EDA的西門子數(shù)字化工業(yè)軟件部門，也實現(xiàn)了跨工程學(xué)科的數(shù)字化生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計，通過集成式產(chǎn)品設(shè)計解決方案幫助客戶樹立系統(tǒng)性思維。

在隨后的五年里，西門子陸續(xù)收購了一系列與芯片設(shè)計有關(guān)的公司，并將其并入西門子EDA，從布局布線軟件開發(fā)商Avatar到IP解決方案供應(yīng)商Fractal Technologies；從信息服務(wù)商Supplyframe到形式驗證軟件供應(yīng)商OneSpin, 從監(jiān)測和分析解決方案提供商UltraSoC到原型驗證解決方案proFPGA，西門子EDA在此基礎(chǔ)上不斷加固在布局布線技術(shù)、fab-to-field工廠現(xiàn)場分析能力、集成電路完整性驗證解決方案以及驗證IP模塊和設(shè)計等方面的能力，逐漸完善涵蓋IC設(shè)計與驗證、IC封裝與制造、電子系統(tǒng)以及延伸至產(chǎn)品生命周期管理（PLM)及分析領(lǐng)域的全鏈條解決方案，從根本上提升客戶的數(shù)字化創(chuàng)新能力。

兩個方向，助力數(shù)字化進程

具體而言，西門子EDA助力數(shù)字化創(chuàng)新的核心在于把握兩個基本方向：一個是以最終系統(tǒng)為導(dǎo)向的IC設(shè)計；另一個是針對PCB和下一代電子系統(tǒng)。

• 始于以最終系統(tǒng)為導(dǎo)向的IC設(shè)計

西門子EDA圍繞技術(shù)擴展，設(shè)計擴展與系統(tǒng)擴展提供滿足下一代IC設(shè)計的創(chuàng)新解決方案：其與晶圓代工廠合作伙伴和客戶密切合作，為每個新的技術(shù)節(jié)點提供簽核質(zhì)量的Calibre?物理驗證、光學(xué)近似效應(yīng)修正（RET/OPC）和 Tessent測試與良率提升工具，以及先進異構(gòu)封裝解決方案，使客戶能夠使用芯粒（chiplets）和堆疊芯片的方法來開發(fā)2.5D /3D IC封裝產(chǎn)品，從而幫助設(shè)計團隊滿足PPA要求；其新推出的Symphony Pro 平臺，以全面、直觀的可視化調(diào)試集成環(huán)境支持新的Accellera標準化驗證方法，使得生產(chǎn)效率比傳統(tǒng)解決方案提升多達10倍；同時，為了更好地應(yīng)對不斷增長的容量和計算能力挑戰(zhàn)，西門子EDA還提供一系列云計算解決方案，為計算密集型驗證任務(wù)，提供高性能的云配置。

面向大勢所趨的人工智能與機器學(xué)習(xí)技術(shù)，西門子EDA提供高階綜合工具 -- Catapult HLS，設(shè)計團隊可將C代碼綜合為RTL代碼，然后使用Catapult HLS來驗證算法的總體性能，并在從C級設(shè)計到實施的整個流程中使用PowerPro功耗分析，確保設(shè)計不會偏離預(yù)期的功耗預(yù)算；同時，西門子EDA的Solido產(chǎn)品可利用機器學(xué)習(xí)快速進行特征向量庫的生成和提取，以更少的時間實現(xiàn)更高的驗證精度，并將所得數(shù)據(jù)以可視化方式呈現(xiàn)；而Tessent測試與良率提升工具可提供診斷驅(qū)動的良率分析（DDYA）方法，貫穿產(chǎn)品生命周期的完整測試，使用物理版圖數(shù)據(jù)來改善測試和良率分析，可將發(fā)現(xiàn)良率損失根本原因的周期時間縮短75~90%。

針對系統(tǒng)設(shè)計與系統(tǒng)制造需求，西門子EDA的產(chǎn)品與西門子數(shù)字化工業(yè)軟件的解決方案相結(jié)合，提供真正的系統(tǒng)級、跨學(xué)科、綜合性的數(shù)字孿生，考量從芯片設(shè)計到機電一體化的系統(tǒng)方案設(shè)計。西門子的PAVE360涵蓋了汽車軟、硬件子系統(tǒng)、整車模型、傳感器數(shù)據(jù)融合、交通流量等場景，還要覆蓋智能城市的仿真環(huán)境，以數(shù)字孿生為核心，為下一代自動駕駛系統(tǒng)芯片的研發(fā)提供了一個跨汽車生態(tài)系統(tǒng)、多供應(yīng)商協(xié)作的綜合環(huán)境，能夠?qū)λ凶詣玉{駛系統(tǒng)核心的傳感/決策/執(zhí)行范例進行完整的閉環(huán)驗證，在芯片投片之前就可以模擬和預(yù)估芯片的性能和功耗。

• 下一代電子系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)字化

當(dāng)IC設(shè)計不斷受到各種復(fù)雜性與高性能的沖擊時，PCB系統(tǒng)的設(shè)計也在面臨重重挑戰(zhàn)。為此，西門子EDA幫助企業(yè)打造五項核心轉(zhuǎn)型能力，提前構(gòu)建下一代電子系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)字化之道： 

-    為設(shè)計企業(yè)搭建新一代PCB設(shè)計環(huán)境，既可以隨著設(shè)計的復(fù)雜性進行擴展，還可打造從設(shè)計到制造的數(shù)字主線，使設(shè)計團隊與制造部門能夠及時了解項目狀態(tài)，并在全球范圍內(nèi)開展跨工程領(lǐng)域的協(xié)作。

-    使用基于模型的系統(tǒng)工程（MBSE）方法，對來自電子、機械和軟件領(lǐng)域的子系統(tǒng)分別進行功能建模，并在設(shè)計開始前一起整合到系統(tǒng)架構(gòu)級別的綜合數(shù)字孿生中。

-    建立以數(shù)字原型驅(qū)動的驗證，搭建覆蓋整個研發(fā)流程的仿真驗證技術(shù)，將驗證流程"左移"至設(shè)計階段，減少重新設(shè)計，加速產(chǎn)品交付周期，實現(xiàn)降本增效。

-    搭建系統(tǒng)級設(shè)計的概念及技術(shù)，建立從高到低的映射分解。實現(xiàn)架構(gòu)可參考的設(shè)計，以加速產(chǎn)品研發(fā)流程。

-    增強供應(yīng)鏈彈性能力，依托西門子完整的數(shù)字集成系統(tǒng)設(shè)計平臺，并結(jié)合與制造、PLM 和企業(yè)流程無縫協(xié)作的能力，幫助企業(yè)加速數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

深耕中國，構(gòu)筑開放生態(tài)，賦能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

今年是西門子進入中國的第150年，也是西門子EDA立足中國的第三十三載。作為全球首個進入中國市場的EDA企業(yè)，西門子EDA一直致力于聯(lián)合產(chǎn)學(xué)研多方力量，支持中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為中國眾多重大集成電路制造企業(yè)提供技術(shù)支持服務(wù)，并多次參與國家科技部的IC孵化基地的建設(shè)。其市場表現(xiàn)也愈發(fā)強勁，2021財年，西門子EDA在EDA領(lǐng)域的全球市場份額從2016年的20%增加到24%，中國也成為EDA增速最快的區(qū)域市場，體現(xiàn)了與西門子軟件協(xié)同的后發(fā)實力。

針對EDA領(lǐng)域 "一將難求"的人才問題，西門子EDA注重推動中國IC行業(yè)人才培養(yǎng)的 "輸血"和"造血"， 積極深化與校企的多項合作，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展增添動力。到目前為止，西門子EDA已與中國80余所高等院校進行合作，面向集成電路設(shè)計、電子系統(tǒng)設(shè)計和汽車電子設(shè)計等領(lǐng)域，建立EDA實驗室、技術(shù)培訓(xùn)中心和人才培養(yǎng)計劃，為打造行業(yè)"人才蓄水池"而努力。

無論大環(huán)境如何瞬息萬變，創(chuàng)新始終是不竭的生命力。EDA行業(yè)的背后是技術(shù)密集型的高精尖軟件匯聚，其造就了數(shù)字產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵支撐點，西門子EDA深諳只有前瞻性地洞察到行業(yè)發(fā)展趨勢和市場需求，并持續(xù)有針對性地開展研發(fā)投入，才有機會幫助客戶立于數(shù)字浪潮之巔。

未來，西門子EDA將進一步聯(lián)動西門子Xcelerator的資源與優(yōu)勢，攜手產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同創(chuàng)新，打好數(shù)字化創(chuàng)新"底座"，推動千行百業(yè)的數(shù)字化、智能化發(fā)展。