原標題 芯片異構集成存在三大挑戰，EDA軟件公司如何應對行業變革？

記者 | 彭新

從技術上來看，芯片領域新型技術層出不窮，新興架構、標準、需求和理念不斷推動行業進步。總結來看，開源技術逐漸受到青睞，RISC-V、Chiplet等技術成爲行業高頻詞，在此變革時期，處於芯片設計領域上游的EDA軟件公司如何應對？對此，全球三大EDA公司的西門子EDA給出見解。

西門子EDA的前身Mentor Graphics是美國自動化軟件設計和供應商。其業務覆蓋領域包括集成電路（IC）設計、測試和製造；電子系統設計和分析；系統單芯片（SoC）設計；以及汽車電子設計解決方案等。2017年Mentor被西門子收購後，併入西門子數字化工業軟件，完善西門子軟件領域整體佈局。2021年，Mentor Graphics更名爲西門子EDA。

EDA工具是一種基礎性的工業軟件，每家企業設計芯片時都會用到，就好像造房子前需要先用工具畫出圖紙。在芯片設計領域，全球芯片企業都在使用美國新思（Synopsys）、楷登（Cadence）和西門子EDA三家EDA公司開發的工具，國內EDA企業尚在起步階段，在先進製程上無法替代，近兩年，有關EDA自主話題在國內得到熱議。

這一併購令重組後的西門子EDA獲益良多，包括來自西門子集團的技術和客戶支持，西門子EDA全球副總裁兼中國區總經理凌琳稱，從2017年至2021財年，西門子EDA基本實現超過兩位數增長，在EDA市場的份額也從2016財年的20%增加到2021財年的24%。

在中國，蓬勃發展芯片業近年呈現爆炸式的增長，這一大潮背後，也是經歷了新冠疫情後的缺芯風暴、汽車電子化大潮帶來的芯片業結構性變化，帶動更多行業外參與進入芯片行業。西門子EDA亞太區技術總經理李立基就觀察到，新進入行業的玩家越來越多，身份也愈加複雜。

“因爲數據的增加，半導體的需求也更多了。原來是做系統、通信設備，甚至做汽車、手機的，它也自己來做芯片。”李立基說，這些公司此前有自己的芯片供應商，但也深入參與到芯片的設計研發中，形成基於芯片的上下游應用的垂直集成現象。凌琳稱，從製造端來看，以前此類系統公司在十年前的生意不足5%，現在已經接近30%，“自研芯片新勢力是增長最快的客戶羣。”

這一趨勢也爲西門子EDA等衆多同業公司帶來挑戰，李立基將之總結爲芯片的“系統規模擴展”（System Scaling），“有些系統公司做芯片、軟件、系統一起來做，所以在做設計的時候不是先做完芯片，然後再做它的系統或軟件。”他稱，在芯片設計中容許軟件、機械和芯片同期做驗證和設計，已經是西門子EDA力求應對的需求。

實現更先進工藝技術（Technology Scaling）和設計規模擴大（Design Scaling），也是在芯片技術進程中西門子EDA需要跟進行業技術發展的兩大方向，分別對應芯片製程進步和所謂“大芯片”設計。

與國內芯片創業潮同步的是，在物聯網領域，開源架構RISC-V的出現，進一步點燃新進者的熱情，如何看待RISC-V等新興技術背後，芯片領域開源技術流行？對此凌琳表示，無論是開源和不開源，相信市場最終決定一切，其中，西門子EDA的任務就是傾聽客戶的需求，來滿足他們在不同方向對產品設計或運用場景或生態系統的支持。目前而言，西門子EDA一定會支持較主流的和所有的生態系統。

近期，處在風口中的Chiplet引發熱議，全球半導體產業正攜手製定互聯標準，身處產業鏈中的EDA公司如何應對？

Chiplet即“小芯片”或“芯片粒”，通過把不同芯片的能力模塊化，利用新的設計、互聯、封裝等技術，在一個封裝的產品中使用來自不同技術、不同製程甚至不同工廠的芯片。在芯片產業，這一技術方向受到行業追捧，AMD、英特爾等公司已先期採用Chiplet方案設計芯片。此方案也被成爲“異構集成”。

3月，AMD、Arm、英特爾、高通、三星、臺積電、日月光等十家半導體產業上下游企業組成UCIe（Universal Chiplet Interconnect Express）產業聯盟，意欲推動Chiplet互聯標準規範化、共建開放生態。

李立基認爲，UCIe所解決的問題主要是不同的Chiplet之間用什麼標準去互通。而對EDA公司而言，更關注的是解決數據互通時，芯片設計階段的數據格式、熱仿真等現實問題。目前，在EDA領域，行業存在CDX （Chiplet Design Exchange）聯盟，西門子EDA處於其中，與晶圓廠等公司積極參與Chiplet技術合作。

他稱，異構集成的挑戰可以分爲三個方面：首先是製造，如何把良率提升。其次是生態系統，上下游需要推動統一標準的形成；其次，還有測試以及散熱等問題需要考慮。

Chiplet是系統工程，涉及到芯片設計、晶圓製造、封裝、測試等多個環節。凌琳稱，任何一個工程問題要解決的可能是成本效益各方面的考慮，異構集成在芯片行業的火爆，原因在於先進集成越來越貴：“電路越來越複雜了，你要用到的資源，不光是軟硬件的計算資源、授權許可的資源、工程人員的資源，其實都是非常貴的。現在大家都在談摩爾定律變慢了，人們就發現，在往深度很慢的時候，廣度方面用3D、2.5D異構集成做同樣高性能的芯片組，甚至是子系統，這樣是解決目前技術演進，還是需要加速演進的。”