【采访报道】西门子EDA：满足数字智能时代差异化需求

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来源：半导体芯科技8/9月刊杂志

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随着5G通信、人工智能、数据中心、汽车电子及物联网等技术的不断发展，以及各行各业的数字化转型，企业需要将电气、电子、软件和机械与智能商业环境、智能工厂、智能基础设施等系统整合为自成一体的生态系统，从而确立和巩固市场地位。这不仅仅意味着作为数字化核心的半导体产业会呈现出指数级增长，同时也意味着更复杂、更精细的差异化IC需求。在这种趋势下，很多企业都将芯片的开发与迭代纳入内部组织，或者与专业公司合作进行IC定制，以形成差异化的竞争优势。

作为EDA行业的先行者与实践者，西门子EDA（前身为Mentor Graphics）一直致力于提供业界最全面的EDA软件、硬件和服务组合。近日，西门子EDA举办媒体沟通会，介绍其面向IC发展趋势的新产品和解决方案，以及其如何通过与西门子领先的工业解决方案和数字孪生技术相互融合，打破系统级设计、制造和优化软件的界限，帮助各行业企业加速数字化转型。

西门子EDA与数字化工业技术融合发展

西门子EDA源自全球著名的EDA工具厂商Mentor Graphics，提供芯片与系统开发所需的各种设计、仿真与制造工具。2017年，Mentor Graphics被西门子收购，成为西门子数字化工业集团（DI）旗下数字化工业软件部门的一部分。西门子是一家在工业、基础设施、交通和医疗领域均有建树的科技公司，DI旗下包括了工厂自动化，运动控制，过程自动化等部分，Mentor的加入正好可以完善西门子在软件领域的整体布局。

西门子EDA全球副总裁兼中国区总经理凌琳先生介绍：EDA是一个非常专精的行业，需要长期对研发的投入和对新技术的收购。需要不断地加强产品套件，提升产品的能力，才能够适应客户的需求。

“加入西门子之后，西门子EDA得到了很大的资金和人力帮助。这五年里，西门子并购了很多关键的EDA领域公司，包括对Avatar、Austemper、Fractal、Solido、Supplyframe、OneSpin……有非常重要的十个收购，从而大大加强了西门子EDA产品的广度和深度，我们的产品线做得越来越大。”凌琳说，“五年来，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%。西门子在软件层面不断加大筹码，目前已经投资超过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，这两块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。”

凌琳表示：目前市场的趋势，一些EDA公司在寻求跟工业软件进行合作，从芯片的设计拓展到系统，包括制造的后端。西门子从十年前就洞察到这种趋势，考量多年，在2017年把Mentor Graphics收购，并入到西门子数字化工业软件部门，这是非常有远见卓识的战略判断，现在证明是非常正确的。

西门子EDA是专注两个方面，一个是集成电路芯片的设计，另一个是EBS、PCB，印刷电路板的系统设计和仿真，这两块对西门子工业软件来说是一个补强。西门子数字化工业软件在机械仿真、电子电气、机械产品、工程制造，包括制造系统MES或者生命周期管理、流程管理……很多方面，都有强大的实力。这些实力优势结合西门子EDA的芯片设计和印刷电路板及系统设计，加在一起就是一个完整的闭环，能够从头到尾更好地实现从设计到物理世界的对接，实现更完整的数字孪生，这是非常有意义的一件事情。

从EDA到系统，助力数字化进程

随着数字化和智能化的发展演进，我们的数据量指数级增加，对于数据采集、传输和计算处理的能力要求也不断增加，因而导致相应的传感、传输和处理芯片规模越来越大，结构越来越复杂，从而使现今的芯片设计面临严峻的挑战。

西门子EDA亚太区技术总经理李立基先生介绍：西门子EDA在做IC设计这部分的目标是解决三个主要问题。

第一，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，在IC方面要面对新的工艺节点提供解决方案，还要用3D的方案，在Calibre、Tessent、Solido等这些产品线去解决，帮助我们的客户往前走，走到新的工艺节点。

第二，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。当设计规模增大时，设计复杂度则会指数增加，因此，EDA需要更新的方法论，才可以在有限的资源里面把这个事情做完。

第三，实现系统规模的扩展（System Scaling）。有些系统公司是芯片、软件、系统一起来做，所以在做设计的时候不是先做完芯片，然后再做它的系统或软件。做整个系统的时候要做验证跟数字孪生（digital twin），允许软件、机械和芯片同时间来做验证和设计，这是很重要的。西门子EDA的IC部门的策略就是要面对这三个部分。

在PCB板和电子系统方面，西门子EDA帮助客户实现数字化的方法包括五点：

-数字化集成，让他们在数字化还没有做实物之前，可以把整个系统整合起来，打造从设计到制造的数字主线，使设计团队与制造部门能够及时了解项目状态。

-搭建系统级设计的概念及技术，建立从高到低的映射分解。实现架构可参考的设计，以加速产品研发流程。

-借用数字原型去做验证，在实物出来之前可以在电脑上面做一个虚拟原型，来进行验证，看看机械部分、电的部分效能如何。

-第四，用基于模型的工程设计（MBSE），现在行业里大家都想在系统层面做工程，不只是一个IC，西门子EDA提供系统级的方法论，支持客户在系统级做设计模型。

-第五，借助西门子的数字集成系统设计平台，在各个流程中进行无缝协作，在设计的时候就考虑供应链的弹性。

“目前业界有一个趋势，就是做系统的公司自己来做IC。国内外都有系统公司在自己做芯片，自己研发芯片，形成了垂直集成的趋势。”李立基说，“西门子EDA有全面整体的解决方案，从IC的架构设计，前端的设计、验证，然后到物理设计、物理验证，Foundry的制造，到OSA封装、电子系统的设计，然后到整个系统的仿真，最后到系统的制造，在一个完整的产品生命周期内，西门子EDA都可以提供支持。”

西门子EDA围绕技术扩展，设计扩展与系统扩展提供满足下一代IC设计的创新解决方案：其与晶圆代工厂合作伙伴和客户密切合作，为每个新的技术节点提供签核质量的Calibre®物理验证、光学近似效应修正（RET/OPC）和Tessent测试与良率提升工具，以及先进异构封装解决方案，使客户能够使用芯粒（chiplet）和堆叠芯片的方法来开发2.5D/3D IC封装产品，从而帮助设计团队满足PPA要求；其新推出的Symphony Pro平台，以全面、直观的可视化调试集成环境支持新的Accellera标准化验证方法，使得生产效率比传统解决方案提升多达10倍；同时，为了更好地应对不断增长的容量和计算能力挑战，西门子EDA还提供一系列云计算解决方案，为计算密集型验证任务，提供高性能的云配置。

面向大势所趋的人工智能与机器学习技术，西门子EDA提供高阶综合工具——Catapult HLS，设计团队可将C代码综合为RTL代码，然后使用Catapult HLS来验证算法的总体性能，并在从C级设计到实施的整个流程中使用PowerPro功耗分析，确保设计不会偏离预期的功耗预算；同时，西门子EDA的Solido产品可利用机器学习快速进行特征向量库的生成和提取，以更少的时间实现更高的验证精度，并将所得数据以可视化方式呈现；而Tessent测试与良率提升工具可提供诊断驱动的良率分析（DDYA）方法，贯穿产品生命周期的完整测试，使用物理版图数据来改善测试和良率分析，可将发现良率损失根本原因的周期时间缩短75%~90%。

针对系统设计与系统制造需求，西门子EDA的产品与西门子数字化工业软件的解决方案相结合，提供真正的系统级、跨学科、综合性的数字孪生，考量从芯片设计到机电一体化的系统方案设计。西门子的PAVE360涵盖了汽车软、硬件子系统、整车模型、传感器数据融合、交通流量等场景，还要覆盖智能城市的仿真环境，以数字孪生为核心，为下一代自动驾驶系统芯片的研发提供了一个跨汽车生态系统、多供应商协作的综合环境，能够对所有自动驾驶系统核心的传感/决策/执行范例进行完整的闭环验证，在芯片投片之前就可以模拟和预估芯片的性能和功耗。

深耕中国，构筑开放生态，赋能产业可持续发展

今年是西门子进入中国的第150年，也是西门子EDA立足中国的第三十三载。作为全球首个进入中国市场的EDA企业，西门子EDA一直致力于联合产学研多方力量，支持中国半导体产业发展，为中国众多重大集成电路制造企业提供技术支持服务，并多次参与国家科技部的IC孵化基地的建设。中国也成为西门子EDA增速最快的区域市场，体现了与西门子软件协同的后发实力。未来，西门子EDA将进一步联动西门子Xcelerator的资源与优势，携手产业链上下游协同创新，推动千行百业的数字化、智能化发展。