半導體產業(yè)規(guī)模從零到如今跨越過五千億美元大關,歷經60余年,而有機構預測到2030年,全球半導體銷售額就將達到一萬億美元,用時只需要6年左右。雖然遠期預測存在不確定性,但隨著半導體應用范圍不斷擴展,高附加值芯片用量大增,以及持續(xù)有新應用拓展出來,半導體市場擴張速度確實在加速。
不過,在最先進技術邁向埃米級工藝節(jié)點與萬億晶體管集成度時,工程師們面臨的困難越來越多,其中最突出的困難有三個:芯片復雜性指數(shù)級攀升,生產力遭遇瓶頸以及芯片和系統(tǒng)融合帶來的新挑戰(zhàn)。
應對新挑戰(zhàn),要有新的解決方案,例如更強大的計算能力、全新的架構與設計方法論等,作為EDA行業(yè)龍頭,新思科技持續(xù)創(chuàng)新,一直是半導體產業(yè)發(fā)展的核心驅動力量。
在2024新思科技開發(fā)者大會上,新思科技全球資深副總裁、新思中國董事長兼總裁葛群表示,創(chuàng)新是形成新質生產力的關鍵,也是新思科技的核心DNA,新思科技既是萬物智能未來的最底層發(fā)動機,也將成為發(fā)展新質生產力的最底層技術支柱,新思科技將加速技術創(chuàng)新步伐,通過開發(fā)者大會等渠道,與千行百業(yè)“在一起”,與開發(fā)者“在一起”,打造從芯片到系統(tǒng)的超融合創(chuàng)新平臺,為全球科技發(fā)展提供源源不斷的動力。
從芯片到系統(tǒng),用更全面的方案應對新趨勢與新挑戰(zhàn)
新思科技總裁兼首席執(zhí)行官蓋思新(Sassine Ghazi)在主旨演講中詳細闡釋了新思科技看到的當前產業(yè)發(fā)展新趨勢:
人工智能:人工智能應用的爆發(fā)式增長,反過來驅動EDA的演進,極大地提升了芯片生態(tài)系統(tǒng)的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新速度。芯片、人工智能和EDA共同創(chuàng)造了一個技術強化發(fā)展的良性循環(huán)。
芯片普及:隨著全球持續(xù)擁抱智能技術,未來萬物將都實現(xiàn)智能且互連。這數(shù)十億系統(tǒng)中的數(shù)萬億個傳感器都依賴于芯片來運行。這種對于跨分布式系統(tǒng)連接的需求,將推動未來對芯片數(shù)量要求的指數(shù)級增長,而這也將成為未來幾年發(fā)展的關鍵驅動力。不僅是芯片的數(shù)量在增長,芯片的種類也在增加。從大型數(shù)據中心GPU到最小的端點,新思科技不斷開發(fā)全新架構,致力于以更低的能耗提供更高的性能。
軟件定義系統(tǒng):隨著系統(tǒng)越來越復雜,越來越多的公司開始定制化芯片,包括過去依賴商用CPU和加速器的超大規(guī)模企業(yè)與車企。領先系統(tǒng)的復雜性和性能與能效要求,推動這些公司開始進行芯片開發(fā),并且通常采用軟件定義系統(tǒng)的方法。
面對新趨勢與新挑戰(zhàn),新思科技提出了“從芯片到系統(tǒng)設計解決方案”的全新設計范式,通過AI驅動型EDA全面解決方案Synopsys.ai和電子數(shù)字孿生技術、廣泛且經驗證的IP產品組合,以及3DIC系統(tǒng)設計解決方案,支持AI、智能汽車、智能制造等前沿科技領域應對挑戰(zhàn),大幅提升客戶的研發(fā)能力和生產力。
近年來,新思科技一直提倡向系統(tǒng)要性能,把對芯片的優(yōu)化拓展到系統(tǒng)領域,從而打開了限制電子系統(tǒng)性能增長的瓶頸。
GPU系統(tǒng)性能的增長,就是一個從系統(tǒng)要性能的典型案例。而智能汽車芯片開發(fā),是另一個很好的系統(tǒng)級設計例子,傳統(tǒng)上,汽車開發(fā)先硬件后軟件,軟件開發(fā)需要等到有芯片和硬件以后才能推進相關工作,因而開發(fā)工作流程很長,出現(xiàn)問題以后調整硬件的周期就更長。新思科技推動的系統(tǒng)級開發(fā)流程,在最開始的階段,由軟件需求驅動的芯片需求,在數(shù)字孿生技術的幫助下,開發(fā)者可以進行軟件和芯片設計同步開發(fā),在虛擬環(huán)境中對極端天氣、復雜路況等進行反復模擬驗證,開發(fā)者能夠更高效地得到更實時更準確、更真實的更新信息。
當然,這個過程說起來很簡單,但實現(xiàn)很難,需要有強大的工具體系支持。在實際操作中需要用到EDA工具、IP產品、電子數(shù)字孿生解決方案和硬件加速驗證解決方案等,新思科技提供全套的系統(tǒng)開發(fā)解決方案,去幫助不同行業(yè)的系統(tǒng)級公司進行定制化的芯片開發(fā)。
IP已經成為加速研發(fā)進度、提高生產力的通用技術,新思科技IP研發(fā)歷史長達26年,可以向開發(fā)者提供UCIe、PCIe、DDR和HBM等幾乎所有芯片開發(fā)中常用的IP產品。在大會上,蓋思新還發(fā)布了40G UCIe IP,這是業(yè)界首個完整的UCIe IP解決方案,包括控制器、物理層和驗證 IP,可實現(xiàn)異構和同構芯片之間的快速連接,新思科技的40G UCIe PHY IP 能夠在同樣的芯片尺寸和能效基礎上,提供比UCIe規(guī)范高25%的帶寬,非常適合3DIC設計。
在先進封裝方面,新思科技提供全球領先的Multi-Die解決方案,客戶可以采用Platform Architect 和3DIC Compiler來設計、仿真實現(xiàn)系統(tǒng)級封裝。
IP與Multi-Die解決方案都能更好地解決芯片復雜性和生產率遭遇瓶頸這兩大問題。
持續(xù)引領EDA + AI設計新范式
AI是提升開發(fā)效率與良率的另一個支柱技術,新思科技對于AI的投入也是業(yè)界領先,早在2020年就推出了AI驅動的芯片設計解決方案DSO.ai,2023年又發(fā)布業(yè)界首個全棧式AI驅動型EDA整體解決方案Synopsys.ai。
Synopsys.ai覆蓋先進數(shù)字與模擬芯片的設計、驗證、測試和制造環(huán)節(jié),開發(fā)者能夠在芯片開發(fā)的每個階段(從系統(tǒng)架構到設計和制造)都可以采用AI技術。
截至目前,Synopsys.ai已搭載設計優(yōu)化解決方案(DSO.ai?)、驗證解決方案(VSO.ai?)和測試解決方案(TSO.ai?)、模擬解決方案、AI驅動型數(shù)據分析整體解決方案DesignDash、生成式AI助手Synopsys.ai Copilot以及用于3D設計空間優(yōu)化的3DSO.ai,并還在持續(xù)進行優(yōu)化。
其中Synopsys.ai Copilot,是基于Synopsys.ai的大語言模型(LLM),與英偉達的AI和計算平臺結合攜手為合作伙伴提供更加靈活的定制數(shù)據集選項,并實現(xiàn)封閉網絡環(huán)境下的本地部署。作為業(yè)界首個生成式AI 助手,Synopsys.ai Copilot可通過對話式智能技術幫助開發(fā)團隊縮短產品上市時間,有效應對系統(tǒng)級復雜性挑戰(zhàn)。
半導體大廠三星電子是新思科技Synopsys.ai的老用戶,在DSO.ai剛推出時就已經部署,在實際案例中,與傳統(tǒng)方法相比,借助DSO.ai設計開發(fā)的處理器頻率提高了18%,功耗降低了21%,同時將工程時間從 6個月縮短到1個月。AI還會不斷自學提高能力,從上個計劃獲得的經驗會保留,用于下一次芯片設計。
2024年,三星電子成功采用新思科技的 Synopsys.ai EDA 套件,完成基于 GAA 晶體管結構(3nm 及以下制程)的“高性能移動 SoC”生產流片。新思科技的解決方案在為三星電子節(jié)省數(shù)周手動設計工作時間的同時,于該 SoC 上實現(xiàn)了 300MHz 的頻率提升和 10% 的動態(tài)功耗降低。
以人才培養(yǎng)和科技創(chuàng)新為萬物智能新時代打基礎
產業(yè)繁榮,離不開人才與機遇。近年來,隨著半導體應用范圍的拓展,新思科技的業(yè)績也高速成長,而把系統(tǒng)設計方案加入自己的產品組合,帶來了更多創(chuàng)新的機遇。
新思科技首席市場營銷官Ann Minooka的分享中,就反復強調了新思科技解決方案的廣泛性,她指出,從芯片設計公司到系統(tǒng)級客戶,新思科技的技術創(chuàng)新范圍正變得更加廣泛,這也是為什么會提出“Pervasive Intelligence萬物智能”這個全新的品牌發(fā)展戰(zhàn)略的原因。
支撐“萬物智能”,意味著新思科技和其所在的行業(yè)從專注于芯片的EDA和IP供應商,到整體解決方案提供商的轉變。作為從芯片到系統(tǒng)設計解決方案領域的全球領導者,新思科技一直致力于幫助合作伙伴充分提高研發(fā)能力和效能,在保證實現(xiàn)預期性能的前提下更快地交付創(chuàng)新成果,驅動萬物智能未來加速到來。
開發(fā)者基數(shù)越大,產業(yè)發(fā)展才越興旺。葛群表示,人才是創(chuàng)新的根基,新思科技從成立之初就開始注重人才培養(yǎng),可以說是其發(fā)展戰(zhàn)略的一部分,新思科技對中國芯片人才的成長更是傾注心血。
早在1995年,新思科技就向清華大學捐助了當時全球頂尖核心芯片設計工具,成立了“清華大學-新思科技高層次電子設計中心”,為中國集成電路產業(yè)的發(fā)展埋下了崛起的種子。到如今,在扎根中國近30年中,新思科技秉持長期主義,積極推進半導體設計和相關領域的教育和人才培養(yǎng),并在業(yè)內率先打造全梯隊科技人才培養(yǎng)計劃,自2022年起,新思科技已經建立了從小學、初高中到大學、研究生,及專業(yè)人士的科技全人才培養(yǎng)梯隊,以人才確保創(chuàng)新的可持續(xù)性。
為行業(yè)廣育人才,為市場拓展新天,新思科技正在持續(xù)變革半導體的設計流程,加速科技創(chuàng)新推動萬物智能時代到來。Ann Minooka表示,新思科技與生態(tài)合作伙伴密切合作,充分提高其研發(fā)能力和效能,為創(chuàng)新提供源動力。在過去40年里,新思科技已成為全球技術革命的重要一環(huán),在個人計算機、移動設備、AI、智能駕駛、新能源等各行各業(yè)的發(fā)展中都做出了重要貢獻,推動萬物智能時代加速到來。