半导体产业的空前机遇，EDA工具的新需求
根据美国半导体行业协会（SIA）最新预测，2024年全球半导体销售额将达6112亿美元，同比增长15.8%。 市场研究机构TechInsights的预测显示，全球半导体销售额在2030年预计将达到1万亿美元，其中人工智能（AI）技术是背后的重要推动力。近日，在2024 西门子 EDA 技术峰会上，西门子EDA Silicon Systems首席执行官Mike Ellow也向我们传递了同样的信息，即“在过去几年随着人工智能的方兴未艾，整个人工智能可以让半导体设计充满无限可能，因为大家可以利用人工智能赋能给人类能力去设计芯片。”
西门子EDA Silicon Systems首席执行官Mike Ellow 图源：西门子EDA
除人工智能技术外，另一个重要推手是全球各国对可持续发展的关注和实际投入，“半导体为可持续发展提供了一种解决方案。各国对于半导体产业的发展投资之前只是处于承诺阶段，但在最近一年半的时间内，我们看到这些国家开始把真金白银花出去了，这其中最靠前的国家就是日本。”Mike如是说。 半导体产业发展的背后则是对EDA工具软件的新需求和新挑战，在Mike的介绍中，系统设计将会完全不同，以汽车的设计为例，通常整车的设计需求会拆解成不同的单元，比如拆解成发动机、ECU、硅片等，由不同的团队来半独立完成后再做整合，这个整合过程当中可能不得不做一些妥协，但最终项目可以完成。“现在我们必须要以软件定义、以硅片赋能才可以。因为各个设计领域的关系相互依存、相互影响，在这样互联互通的背景下，我们以前的范式必须改变。从设计的优化、验证、执行、生产到最后的部署，有了这样相互依存的关系以后，我们的方法和以前完全不一样。“ 可以理解在日益复杂的系统设计环境下，如果能通过软件和数字孪生技术在产品设计之初做到在虚拟环境下的充分仿真和验证，可以大大提高产品开发效率也降低产品试错风险和成本。不只是汽车行业，其他各个行业都是如此，如Mike所言，“软件变得尤为重要，这就意味着整个生态系统需要不断演进，才能应对这么高的复杂程度。”
新挑战以及如何实现目标
当然，以西门子EDA为代表的EDA企业也面临诸多挑战，包括： 1. 人员赋能，如何利用人工智能赋能工程师，用更少的工程师达到前所未有的更高容量的设计； 2. 技术方面，如何能够利用更加先进的工艺节点技术确保设计更加具备制造感知性； 3. 解决方案方面，在面临多物理场、多系统、高复杂程度的情况下，如何使用恰当的工具、方法论以及更加完整的数字孪生实现这些功能。 机遇和挑战面前，每家EDA企业会有自己的选择和应对以争取更大的市场空间，我们看到西门子EDA与其他几大头部EDA企业不同之处在于，首先西门子EDA不做IP业务，而是聚焦在EDA工具产品本身，在EDA方向上，Mike强调西门子EDA的三大关注点包括：加速系统设计。Mike 介绍，“在未来，我们需要有能力通过数字孪生在虚拟世界探索不同的架构，探索不同的硅片配置，基于的基础可以是真实的软件工作量，也可以是仿真的软件工作量，通过不同的探索可以得出最终最优化的硅的配置，同时也可以促进软件进一步的开发和发展。”异构和3D IC/Chiplet。未来3D IC设计系统面临巨大的复杂性，晶体管的数量可能会达到上万亿个。整个3D IC工具的影响涉及到整个EDA的产品组合，从协同设计开始，到验证，到新增加的多物理场，以及到最后的制造。要成功地打造3D IC会涉及到方方面面，不仅仅是半导体，会涉及到软件、电子、生产、力学、物料清单（BOM）等等，一直到产品的生命周期管理，“没有一家公司能够像西门子这样做得这么大而全。”Mike表示。先进工艺/制造。Mike指出，“先进节点制程的制造工艺持续不断地快速增长，排名前50的这些半导体制造商当中有98%的公司选择使用Calibre，在排名前10的半导体公司当中有7个使用Tessent，还有很多公司采用Solido来实现更多样性的设计，所有这些产品都来自于西门子EDA。” 这里Mike特别强调，西门子EDA背后是西门子公司强大的产品体系和生态资源，这也是西门子EDA区别于其他EDA企业的另一个重要的竞争优势。“我讲的是没有其他一家公司能够像西门子一样，而不是单只提到了西门子EDA。我们面临这么多复杂需求的时候，不仅仅是EDA，包括西门子工业化软件也需要在其中。因为在现在复杂的系统当中，要涉及到力学设计、产品生命周期管理、物料清单BOM的管理、多物理场的分析、热力的分析、应力的分析等等，除了EDA的产品组合之外，我们还需要更多的其他能力，而这种能力现在放眼全世界，在现在包括未来，是没有公司能够和西门子相媲美的。”
