【ANSYS半導體事業(yè)部全球總經(jīng)理：仿真技術布局未來芯片SignOff】上月在上海召開的“2018ANSYS技術大會”上，三天內(nèi)匯集近百場精彩演講和領先業(yè)界實例分享,來自國內(nèi)外1400余名業(yè)界精英共赴知識盛宴，感受數(shù)字轉(zhuǎn)型時代仿真的力量。ANSYS半導體事業(yè)部總經(jīng)理JohnLee接受了半導體行業(yè)觀察的媒體專訪，分享了以下精彩獨到的觀點：

專業(yè)化（Specialization）趨勢將繼續(xù)加速

要想服務好一個行業(yè)，首先需要理解該行業(yè)的本質(zhì)，捕捉到最微妙的變化，并預判未來趨勢。John認為，專業(yè)化(Specialization)是他過去三年看到的顯著趨勢，圍繞AI、自動駕駛、5G等新應用，移動、高性能計算等傳統(tǒng)領域均有巨大機會，并且該趨勢在未來幾年還將繼續(xù)加速。

過去，大量芯片出貨集中在CPU、GPU等通用處理器市場，但現(xiàn)在更精細專業(yè)化分工的芯片市場涌現(xiàn)大量的新機會，例如區(qū)塊鏈和加密貨幣，比特大陸的異軍突起就是一個絕佳的實例。如果說五年以前，臺積電會預留可觀的先進工藝產(chǎn)能來生產(chǎn)加密貨幣芯片，不會有人相信；但今天，加密貨幣市場的起伏及對預期營收的影響，已頻頻出現(xiàn)在臺積電的法說會中。

再放眼人工智能領域，中國本土AI芯片設計公司被資本熱捧；在美國，AI應用更是占據(jù)了芯片設計Start-up的主力。John預測，CPU/GPU市場將繼續(xù)由Intel和NVIDIA這樣的巨頭壟斷，但在專用芯片領域，中小公司將看到非常廣闊的市場空間。

這種專業(yè)化趨勢不僅僅來源于芯片廠商的自主選擇，同時也由各大系統(tǒng)和終端服務商驅(qū)動。亞馬遜在定制自己的芯片，但并非為了對外銷售，而是用于包括AWS在內(nèi)的產(chǎn)品和服務。即使該款芯片只能Amazon自用，但AWS處理的數(shù)據(jù)量和對應的硬件后臺是如此巨大，如果相比通用處理器芯片，只要定制芯片能獲得25-30%的更優(yōu)性能，前期巨大的NRE投入也是值得的。

EDA巨頭間的合縱連橫，比你想象的還要有趣

過去三十年，EDA領域一直在上演“大魚吃小魚”的養(yǎng)成游戲，曾有人戲稱，幾大EDA巨頭把市面上能夠并購的中小公司全數(shù)收入囊中，以致近年來出現(xiàn)了并購"標的"荒；而致力于分攤供應商風險的芯片設計巨頭們，又努力維護著幾大EDA廠商共存的微妙平衡。

ANSYS創(chuàng)立于1963年，是全球最大的工程仿真軟件公司，產(chǎn)品應用在航空、航天、電子、車輛、船舶等眾多行業(yè)；2011年，ANSYS以3.1億美元現(xiàn)金收購仿真軟件提供商ApacheDesignSolution，這筆收購可謂快、狠、準，加深了其在功耗效率、電源完整性、噪聲、可靠性和ESD規(guī)劃等工具方面的優(yōu)勢。

下面是一張簡表，整理了EDA頭部玩家的部分財務數(shù)據(jù)和對話中涉及的部分工具(不代表其全產(chǎn)品線，由于Mentor被西門子收購并表，此處暫略）

盡管各大廠商之間存在競爭，但受Top20半導體設計公司（Fabless&IDM)驅(qū)動，EDA廠商同時保持了數(shù)據(jù)格式的高度標準化（如LEFDEF,Liberty,FSDB等）和接口開放度，以達到客戶端整體效能最優(yōu)的組合。John分享了一些非常有趣的案例，以時序分析工具為例，Synopsys的PT和Cadence的Tempus均能夠與ANSYS的功耗分析工具RedHawk-SC接口，特別的，由于ANSYS和Synopsys就PT和RedHawk-SC之間的接口簽署了合作協(xié)議，優(yōu)化后的PT接口提速了近10倍。

John特別強調(diào)，ANSYS能夠以相對少的雇員數(shù)，創(chuàng)造更大市值（近$15B)的原因，一方面受惠于跨多個行業(yè)領域的巨大客戶體量（4萬+），另一方面也源自在多物理域仿真技術上的聚焦。過去一年，在ANSYS新任CEOAjeiS.Gopal的領導下，ANSYS的股價上漲了約39%。

ANSYS聚焦多物理域仿真

在ANSYS用戶大會的Keynote演講中，John強調(diào)了ANSYS聚焦Multi-physicsSimulationFlow的差異化競爭策略。ANSYS針對SignOff,ESD,Thermal,SI/PI,Reliability,EMI和Mechanical等多物理域提出了全套解決方案。

在John看來，EDA巨頭通常會選擇“全家桶策略”，即覆蓋從RTL-in到GDS-out的芯片設計全流程，包括綜合、布局布線、仿真、Signoff，同時還提供Emulation和IP。隨著研發(fā)投入的節(jié)節(jié)攀升，目前業(yè)界只有S和C兩家巨頭還在堅持。非常有趣的是，與當年ANSYS收購Apache類似，同樣被系統(tǒng)軟件商收購的Mentor,ASiemensBusiness,也采用了聚焦優(yōu)勢點工具的戰(zhàn)略。

從整個行業(yè)和客戶端看來，這些彼此差異化的策略，避免了多戰(zhàn)線的慘烈競爭，同時還能夠確保EDA能投入足夠資源緊密耦合晶圓廠的先進工藝升級，也符合業(yè)態(tài)自我進化的結果。

John表示，ANSYS深度聚焦于自己的優(yōu)勢領域-多物理場聯(lián)合仿真，并謹慎取舍。同時，隨著設計復雜度攀升，工程師需要考慮包括功耗、電遷移、熱、機械應力、信號完整性等多方面物理因素，需要的設計人力也急劇增加。過去，可能30人的設計團隊足夠完成一款芯片設計；現(xiàn)在，一款復雜的芯片產(chǎn)品可能需要多達300名研發(fā)人員的全球協(xié)作。

設計復雜度的增加導致研發(fā)成本的攀升，包括智能手機在內(nèi)的終端產(chǎn)品的快速迭代，也讓芯片廠商更加關注“一次流片成功”。每年蘋果、三星、華為等手機廠商會定期發(fā)布自己的新產(chǎn)品，并在多項芯片性能指標上激烈競爭，更短的產(chǎn)品TAT和更低的容錯率讓客戶更加重視仿真愿意為Multi-physicsSimulation買單。

7nm設計挑戰(zhàn)和解決之道

設計復雜度的增加很大一部分來自集成電路工藝技術的不斷演進，在7納米，晶圓廠的制造工藝變得異常復雜，芯片設計存在諸多挑戰(zhàn)，不僅成本大幅增加，還可能發(fā)生許多意想不到的良率問題。

Sources:ANSYS,PaoloGargini,ITRSPast,PresentandFuture,TSMC:PhysicalDesignChallengesandInnovations,ISPD2017

根據(jù)ANSYS,TSMC等聯(lián)合發(fā)表的論文，在7納米，電源網(wǎng)絡的節(jié)點數(shù)達到100億數(shù)量級，超低電壓設計意味著極窄的設計裕量，單次Full-chip仿真就可能產(chǎn)生1TB數(shù)據(jù)，為了覆蓋不同場景產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量還將乘上10倍。

很顯然，過去傳統(tǒng)的設計方法將很難收斂，此時亟待新的解決思路。取道Google,百度等互聯(lián)網(wǎng)公司，ANSYS提出了大數(shù)據(jù)和機器學習技術驅(qū)動的EDA平臺——SeaScape。John分享了一個來自NVIDIA的設計實例，通過SeaScape分析200億晶體管級電路的時序、功耗、版圖、壓降等設計仿真數(shù)據(jù)，可以在10分鐘內(nèi)得到過去花上一周時間經(jīng)過多次仿真才能得到的信息。

SeaScape的大數(shù)據(jù)平臺背后有哪些Know-how呢？為幫助我們理解芯片設計領域大數(shù)據(jù)分析的關鍵因素，John從數(shù)據(jù)類型和EDA算法兩個方面做了解釋：

在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)成熟的大數(shù)據(jù)技術尚未在EDA行業(yè)普及，最主要的原因是不能支持晶體管、電路網(wǎng)表、功耗、電流、電壓、版圖、寄生、互連線等數(shù)據(jù)類型。此外，從最基礎的原理來看，EDA工具主要解決三種問題：處理時序和功耗的圖形演算；處理提取、DRC和布局布線的幾何圖形運算；以及大規(guī)模矩陣求解運算。將大數(shù)據(jù)技術用于半導體芯片設計需要處理好底層數(shù)據(jù)支持和對數(shù)據(jù)進行運算操作的問題。

因此，ANSYS針對時序、功耗、電壓、電流、版圖和仿真求解引擎設計了SeaScape這一專用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)（PurposeBuiltBigDataSystem），并且還支持客戶基于開放接口開發(fā)自定義搜索和分析功能。

超越SignOff以確?？蛻舫晒?/strong>