系统级芯片设计趋势之下，西门子EDA的前瞻部署

2017年，Mentor被西门子收购，并入西门子数字化工业软件部门，经历前期的并购过程后，2021年初Mentor正式改名为西门子EDA。
 
西门子2021财年总营收是623亿欧元，全球有三十余万员工，业务范围覆盖工业、基础设施、交通和医疗等领域。专注于工业领域业务的数字化工业集团（DI）旗下又包括了工厂自动化，运动控制，过程自动化等部分，数字化工业软件是其中的一部分。
 
目前，西门子在软件方面已经投资超过110亿欧元，逐渐实现了工业软件排名第一，自动化排名第一的市场局面，也成就了西门子能够将真实世界与虚拟世界相融合的能力。
 
在最近的一场媒体交流会上，西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理凌琳，以及西门子EDA亚太区技术总经理李立基分享了西门子EDA的发展近况。
 
凌琳表示，EDA行业本身就是通过并购与整合做强做大，对西门子EDA来说也同样需要不断扩大产品的能力。在西门子EDA加入西门子数字化工业软件之后，也得到了很大的资金和人力的支持。这五年里，西门子并购了很多关键的EDA领域公司，并入西门子EDA，从而大大加强了西门子EDA产品的广度和深度。
 
他举例说，比如Austemper公司专注做function safety，它对于汽车电子的设计来说是非常重要；再比如Solido，是一家加拿大公司，对很多Variation-based design、做IC设计、包括生产K库的人来说非常有用，用了很多优化的算法，用数据变换的方式来做数据逼近，大大提升了人的设计和K库的质量和速度。
 
从2017年、2018年、2019年到2021财年，西门子EDA全球基本上实现了超过两位数的增长。西门子EDA在整个EDA市场的份额，从2016财年的20%增加到2021财年的24%。此外，被收购以后，团队研发人员的数量得到两位数成长，这还不包括兼并进来的一些新公司成员。
 
凌琳表示，这些数据表明成为西门子的一员之后，我们得到了各方面的支持，西门子EDA整个产品线做得越来越大，这是非常好的趋势，奠定了高速成长和未来发展的基础。
 

EDA将面向系统级芯片设计

 
数据呈现指数级增长促进了对半导体需求的增加，而一个特殊且明显的趋势是越来越多的系统公司自研芯片，这些因素使得IC面临严峻挑战。李立基分享西门子EDA解决的三个主要问题：
 
一是，为了实现更先进的工艺技术（Technology Scaling），从7纳米到5纳米到3纳米的新工艺节点、乃至异构集成需要新的解决方案，这方面西门子EDA的Calibre、Tessent、Solido等这些产品线去解决，帮助客户走到新的工艺节点。
 

 
二是实现设计规模扩大（Design Scaling）。设计规模今天越做越大，我们每一次往新的工艺节点就可以把更多的晶体管放在同一个面积上面。当我们做这么大的时候，我们需要更新的方法论。但并不是芯片更大就用更大的机器或更多的工程师去实现设计，如果做一个两倍大的芯片，理论上我们需要4倍的资源，需要用新的EDA方法论才可以在有限的资源里进行实现。
 
三是实现系统规模的扩展（System Scaling），由于系统公司是将芯片、软件、系统共同进行设计，并非先做完芯片再做系统或软件。这就需要整个系统做验证跟数字孪生（digital twin），支持它们同时做验证和设计。
 

 
在系统设计平台方面，它的数字化将专注于五个方面，包括数字化集成，搭建系统级设计的概念及技术，借用数字原型去做验证，用基于模型的工程设计（MBSE），支持他们在系统级里面做设计的模型。以及需要弹性的供应链，帮助工程师跟采购可以有一个更有效的方法，在设计的时候就去考虑供应链的弹性。
 

西门子EDA解决方案的创新思维

 
西门子EDA能够从IC架构设计，前端设计验证，物理设计验证，再到Foundry制造，OSA封装乃至电子系统的设计，仿真，和系统制造的解决方案，可覆盖完整的产品生命周期。
 
西门子EDA新发布的Symphony Pro，专注于数字跟模拟信号混合的仿真。基于原有的Symphony混合信号验证能力，进一步扩展功能，以应对复杂的混合信号片上系统（SoC）的设计验证挑战。
 

 
该解决方案扩展了西门子Symphony平台的强大混合信号验证功能，具有强大、全面和直观的可视化调试座舱，可支持全新Accellera标准化验证方法。此外，与传统解决方案相比，该新方案的生产率提高了10倍。
 

 
李立基谈到，针对现在比较复杂的芯片，该方案可以让它无限的、自由的整合，对复杂的混合信号都可以得到支持。
 
Calibre系列工具mPower可通过分布式计算，提供近乎无限扩展性的IC电源完整性验证解决方案，即便对于最大规模的2.5D/3D IC设计，也能够实现全面的电源、电迁移(EM)和压降(IR)分析。
 
西门子EDA的云端解决方案包括包括Cloud Ready、Managed Cloud（云管理）、Cloud Connected（云联接）、Cloud Native（云原生）以及Veloce云。2019年，AMD工程师使用西门子EDA提供的经台积电认证的Calibre nmDRC软件平台在约10小时内完成了对其最大的7nm芯片设计—Radeon Instinct Vega20—的物理验证。该验证过程通过使用由AMD EPYC处理器驱动的HB系列虚拟机在Microsoft Azure云平台上运行完成。

 
此外，西门子EDA还推出了PAVE360解决方案，即自动驾驶硅前验证环境（Pre-silicon autonomous vehicle environment）。利用这个工具，在自驾系统还没有做实物之前，就能够验证自驾系统的功能和算法，助力自驾系统的设计。
 

重视中国市场与人才培养

 
从1989年Mentor Graphics进入中国开始，过去的33年，西门子EDA一直与本土的企业、高等院校，中国的客户、合作伙伴，包括全球的工程人员一起共同成长。凌琳表示，2021年， Mentor Graphics正式更名为西门子EDA，未来，我相信我们会健康有序地在继续中国本土生根发芽，满足本土客户的发展需求。在西门子大力的支持下，西门子EDA会变得越来越强、越来越好，对本土的客户的支撑力度会变得越来越坚强。
 
对于EDA行业至关重要的人才问题，凌琳也谈到，我们很早意识到要跟校企产学研共同合作。1991年清华大学，1993年的复旦大学，2004年的北大国家重点实验室，我们都有积极参与和共同建立了EDA实验室。2004年，与教育部签署了《集成电路人才培养计划》，所以这是一个非常有远见的投资，我相信国家也非常清楚整个产业要大而强，最终人才是最基础的保障。
 
从2006年开始，就致力于自己培养产业的人才。所以我们2006年开始就在大学招收硕士及博士的助理应用工程师。2018年开始，整个中科院和教育部一起联合做的27家示范微电子学院的合作，我们也是很早就加入这个联盟，定期在各个大学进行开课，这是产学研非常好的一个长期合作。只要大家都投资资源、资金和精力才能保证在未来三年、五年、十年之后，不再面对现在人才那么匮乏的现象。也非常荣幸西门子EDA很早就参与其中，希望借由西门子平台能够做更多这方面的事情，解决中国人才培养的基石，解决这个核心问题。
 
小结：
 
西门子创立于1847年，到今年已走过175年的历程。如今全球进入产业数字化转型的时代，行业巨头西门子正在进行前瞻布局，西门子EDA以不断增强半导体设计能力、工业软件的协同能力，助推数字化变革和科技创新的到来。