作者：是德科技副總裁兼 PathWave 軟件解決方案總經(jīng)理 Niels Faché
電子設計自動(dòng)化（EDA）行業(yè)的增長(cháng)勢頭強勁，為半導體和電子系統設計行業(yè)實(shí)現更大的成功做出了重要貢獻。越來(lái)越多的系統公司開(kāi)始自己設計芯片和電子產(chǎn)品，他們的創(chuàng )新步伐會(huì )受到哪些主要 EDA 趨勢的影響？ Trend：電子產(chǎn)品的設計正在朝著(zhù)特定領(lǐng)域發(fā)展。特定領(lǐng)域的設計對 EDA 工具開(kāi)發(fā)人員和用戶(hù)意味著(zhù)什么？ 答：對于產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，只考慮芯片或電路板的傳統技術(shù)指標已經(jīng)不夠。他們現在還必須要考慮產(chǎn)品集成和使用的環(huán)境。 促使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)團隊考慮環(huán)境設計的因素包括系統越來(lái)越高的復雜性、更高的性能需求與成本的取舍，以及不斷壓縮的開(kāi)發(fā)周期。為了解決這些問(wèn)題，在由元器件（如 RFIC）、子系統（如雷達）和系統（如自動(dòng)駕駛系統）等構成的生態(tài)系統中，EDA 廠(chǎng)商和用戶(hù)需要更密切地合作，才能應對集成挑戰并優(yōu)化性能。 針對環(huán)境進(jìn)行設計給 EDA 工具提供商帶來(lái)了如下挑戰和機遇： • 創(chuàng )建協(xié)作工作流程，在設計和測試階段實(shí)施更好的工藝、數據和知識產(chǎn)權（IP）管理，以便眾多專(zhuān)家能夠高效地協(xié)同工作。 • 根據仿真類(lèi)型（電路仿真、系統仿真或網(wǎng)絡(luò )仿真）來(lái)決定是在系統級充分利用基于模型的系統工程（MBSE），還是采用分層設計和不同等級的模型來(lái)設計。 • 改進(jìn)模型（包括基于測量的模型），從而提高仿真的準確性。早期設計過(guò)程中的準確仿真可使開(kāi)發(fā)團隊降低驗證和確認風(fēng)險，減少對迭代和成本高昂的物理原型的需求。 • 通過(guò)云端的高性能計算（HPC）和并行運行增加仿真數量。 • 在仿真環(huán)境中提供正式的驗證框架，從而在要求的設計環(huán)境下確認元器件兼容性。 要圍繞環(huán)境進(jìn)行設計就需要 EDA 公司之間加深合作，進(jìn)一步提升 EDA、計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助工程（CAE）和測試工具之間的互操作性。它還要求將 EDA 工具更好地融合到產(chǎn)品生命周期管理（PLM）系統中，加大對仿真和測試流程以及數據管理的投資，從而提高生產(chǎn)效率。 Trend：芯片在各類(lèi)產(chǎn)品中的使用越來(lái)越普遍，半導體行業(yè)現在要服務(wù)越來(lái)越多的客戶(hù)群體。這對 EDA 行業(yè)有何影響？ 答：當前芯片處于供不應求的狀態(tài)，疫情更是讓這種狀態(tài)雪上加霜。我在前不久的一次歐洲之行中了解到，是德科技的芯片設計和制造客戶(hù)證實(shí)，需求比供應高出了 30%。一部分芯片廠(chǎng)未來(lái)兩年的產(chǎn)能都已被預訂。不過(guò)，有些公司將在未來(lái) 18 至 24 個(gè)月內擴大產(chǎn)能，這可能會(huì )有助于供需重新平衡。 半導體行業(yè)具有周期性，芯片制造中一直存在的需求周期會(huì )影響到下游的 EDA 廠(chǎng)商。舉個(gè)例子，汽車(chē)長(cháng)期以來(lái)就是一個(gè)周期性行業(yè)。在汽車(chē)行業(yè)進(jìn)入下行周期時(shí)，消費和醫療保健等其他應用會(huì )搶占芯片產(chǎn)能。應用和行業(yè)領(lǐng)域的多樣性有助于晶圓廠(chǎng)的產(chǎn)能得到高效利用。 長(cháng)期增長(cháng)勢頭強勁，“萬(wàn)物電氣化”極大地增加了對新芯片組的需求。簡(jiǎn)單的 8 位或 16 位微控制器已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足許多需要更先進(jìn)計算處理和連通性的應用提出的需求。初創(chuàng )企業(yè)正在迅速萌芽，不斷打造出新的設計和創(chuàng )新產(chǎn)品。無(wú)晶圓廠(chǎng)模式使得行業(yè)能夠滿(mǎn)足越來(lái)越多的應用需求，同時(shí)讓半導體制造能力得到高效利用。 設計人員需要讓 EDA 產(chǎn)品實(shí)現新的設計功能并滿(mǎn)足驗證工作的要求。設計團隊需要 EDA 公司提供更好的工具、IP 模塊和咨詢(xún)服務(wù)。對于 EDA 廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，客戶(hù)市場(chǎng)使用芯片的力度加大是一個(gè)非常積極的動(dòng)向，這些廠(chǎng)商的成長(cháng)和成功一部分要取決于設計的啟動(dòng)和成功。啟動(dòng)的設計越多，對工程師和他們使用的 EDA 工具的要求也就越多。工程師需要借助智能自動(dòng)化和更高的效率更快完成工作。 Trend：客戶(hù)希望芯片和電子系統具有更長(cháng)的使用壽命，并且能在整個(gè)生命周期正常發(fā)揮作用。這對于汽車(chē)等安全關(guān)鍵型市場(chǎng)和數據中心等任務(wù)關(guān)鍵型市場(chǎng)尤為重要。EDA 工具如何解決產(chǎn)品老化、質(zhì)量和可靠性問(wèn)題？ 答：對于是德科技而言，可靠性設計并不是一個(gè)新鮮的話(huà)題，因為公司的儀器產(chǎn)品具有非常嚴格的使用壽命要求。只有將可靠性完全融入整個(gè)設計、制造和測試過(guò)程，它才能發(fā)揮積極的影響。在儀器產(chǎn)品生命周期中，是德科技充分吸取可靠性?xún)?yōu)秀案例的經(jīng)驗，這些經(jīng)驗在多年的開(kāi)發(fā)過(guò)程中對我們的設計和仿真工具產(chǎn)生了積極影響。是德科技的內部工具用戶(hù)和商業(yè)客戶(hù)對于如何讓電路保持在電氣和熱限值范圍內十分感興趣。這看似很簡(jiǎn)單，其實(shí)非常有挑戰，尤其是在環(huán)境和工藝發(fā)生了變化的時(shí)候。 在通過(guò)不同封裝技術(shù)互連的更大系統中，芯片占據了越來(lái)越大的比重。如何對這些互連和封裝細部進(jìn)行建模也是可靠性設計要攻克的難關(guān)。舉個(gè)例子，空間應用需要考慮自身的冗余和特殊設計模式，從而提高輻射硬度。這種方法也用到了醫療保健等其他任務(wù)關(guān)鍵型應用中。在物聯(lián)網(wǎng)、汽車(chē)和消費產(chǎn)品中，對可靠性和老化（磨損）要求的重要性越來(lái)越凸顯，而此前只有航空航天和國防應用有這樣的要求。 隨著(zhù)這些新興應用中的錯誤成本增加，仿真對于設計質(zhì)量的重要性也在增加。是德科技 PathWave 設計工具可以對直接影響質(zhì)量和可靠性的信號與電源完整性以及電磁效應進(jìn)行仿真和分析。如果從事設計領(lǐng)域的客戶(hù)尋求在業(yè)內實(shí)現仿真簽核，EDA 工具的影響可能會(huì )變得更加顯著(zhù)。這一方式需要通過(guò)獨立的測試套件或測試機構來(lái)驗證軟件。EDA 工具和 IP 也有助于預測和避免現場(chǎng)故障。使用嵌入式傳感器和 AI/ML 軟件技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數據收集和分析有望很快解決芯片產(chǎn)品的可靠性和老化問(wèn)題。 |
