中國(guó)芯片消費(fèi)量占全球50%，Synopsys.ai全棧式引領(lǐng)EDA+AI芯片設(shè)計(jì)，賦能汽車產(chǎn)業(yè)騰飛

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）半導(dǎo)體芯片創(chuàng)新的源頭在EDA和IP，做為全球EDA巨頭的新思科技又如何洞察與引領(lǐng)創(chuàng)新呢。在2023年新思科技開(kāi)發(fā)者大會(huì)上，新思科技總裁Sassine Ghazi分享了他對(duì)于SysMoore時(shí)代下，芯片開(kāi)發(fā)者面臨的五大挑戰(zhàn)。在挑戰(zhàn)當(dāng)前，新思科技已經(jīng)率先整合了EDA和AI，并通過(guò)Synopsys.ai全棧式解決方案來(lái)引領(lǐng)汽車、數(shù)據(jù)中心等市場(chǎng)的芯片和系統(tǒng)創(chuàng)新。

芯片開(kāi)發(fā)者面臨五大挑戰(zhàn)

Sassine Ghazi表示，芯片開(kāi)發(fā)者面臨的五大挑戰(zhàn)：軟件復(fù)雜性、系統(tǒng)復(fù)雜性、能效、信息安全和功能安全以及產(chǎn)品上市時(shí)間。如今的汽車行業(yè)是這些挑戰(zhàn)最好的例證。



軟件復(fù)雜性

以新思科技多年深耕軟件行業(yè)擁有豐富全面的產(chǎn)品種類，所產(chǎn)生約3億行代碼量來(lái)看，現(xiàn)在一輛現(xiàn)代化的汽車上大概運(yùn)行著1億行代碼，到2030年將超過(guò)3億行。汽車智能化帶來(lái)的巨大的代碼量，正所謂軟件定義汽車是汽車智能化的發(fā)展方向。因?yàn)楝F(xiàn)代化汽車通過(guò)軟件將多個(gè)區(qū)域或網(wǎng)關(guān)連接到中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。汽車可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和智能，這些都由軟件驅(qū)動(dòng)。預(yù)計(jì)到2029-2030年，軟件定義汽車（SDV）占比將超過(guò)汽車總量的90%。而現(xiàn)在這個(gè)比例僅僅接近5%。

那么，如何在連接汽車的硬件上對(duì)大量軟件進(jìn)行建模和驗(yàn)證呢？Sassine說(shuō)，新思科技關(guān)鍵構(gòu)建的技術(shù)是電子數(shù)字孿生。通過(guò)虛擬數(shù)字孿生創(chuàng)建汽車整個(gè)系統(tǒng)的虛擬模型，可在真車落地之前在軟件層面實(shí)現(xiàn)，一旦有了實(shí)物硬件，就可以進(jìn)行硬件輔助軟件開(kāi)發(fā)，或?qū)烧呓Y(jié)合，其中一部分是可視化系統(tǒng)，另一部分是通過(guò)軟件驗(yàn)證的硬件模型。新思在硬件輔助驗(yàn)證方面的效率、性能和能力處于行業(yè)領(lǐng)先地位。





最近新思科技宣布收購(gòu)PikeTec。PikeTec是全球軟件驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)試自動(dòng)化的領(lǐng)導(dǎo)者?！叭绻惆哑嚳醋饕粋€(gè)軟件驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)，它需要一個(gè)非常智能的自動(dòng)化測(cè)試過(guò)程，從而確保能夠在模型在環(huán)（MiL）到硬件在環(huán)（HiL）之間架起橋梁，一直到車輛在環(huán)（ViL）?！盨assine說(shuō)道。

他解析，在汽車數(shù)字孿生建模的抽象概念中有不同層級(jí)，它則是作用于在還沒(méi)有硬件的早期階段。這里的硬件指的是中央計(jì)算或邊緣的芯片。當(dāng)硬件到位時(shí)，你就可以通過(guò)硬件和軟件的混合來(lái)驗(yàn)證軟件的功能，并進(jìn)行軟硬件的協(xié)同開(kāi)發(fā)。

系統(tǒng)復(fù)雜性

隨著摩爾定律放緩以及3D IC、先進(jìn)封裝等的興起帶來(lái)硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性。



目前，汽車電子占整個(gè)多裸晶芯片系統(tǒng)份額的13%。如果汽車的復(fù)雜度從 L0、L1提升到L4、L5，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛、高級(jí)輔助駕駛（ADAS）類型的互聯(lián)汽車，在汽車上的半導(dǎo)體開(kāi)銷將增加 50 倍。

L2的ADAS時(shí)，CPU、GPU等模塊可在同一技術(shù)節(jié)點(diǎn)上完成。到了L4，AI芯片、CPU、GPU、先進(jìn)內(nèi)存、連接使得智能化增多，系統(tǒng)復(fù)雜性增加。這時(shí)可以采用流行的多裸晶芯片方式，選擇哪些功能需要采用最先進(jìn)的技術(shù)，哪些功能可以采用 16 納米或 7 納米技術(shù)，然后把它們組合在一個(gè)系統(tǒng)中并整合到一個(gè)封裝內(nèi)。



據(jù)估計(jì)，到 2026 年約20%的芯片系統(tǒng)將采用多裸晶芯片或 3DIC 技術(shù)，到2030 年，這一比例將上升到 40%。

Sassine表示，新思科技3DIC compiler，能夠助力合作伙伴對(duì)3D芯片系統(tǒng)進(jìn)行架構(gòu)的探索，并通過(guò)我們的Die-to-Die接口IP，如 UCIe 和其他HBM 接口，將這些獨(dú)立的裸晶或小芯粒組合到同一個(gè)系統(tǒng)中。為了監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)完成封裝好之后的健康狀況，我們需要對(duì)芯片生命周期進(jìn)行管理(SLM)，也就是在整個(gè)封裝和系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)每個(gè)裸晶，每個(gè)小芯粒的健康狀況。



能效

2022年全球有電動(dòng)汽車850萬(wàn)輛，到2030年這個(gè)數(shù)字預(yù)計(jì)將達(dá)到4100萬(wàn)。由于汽車電氣化的增長(zhǎng)，其所需的用電量也相當(dāng)驚人。數(shù)據(jù)顯示，平均每輛電動(dòng)汽車消耗20千瓦時(shí)電量只能行駛100公里。




在能源效率的提升方面，新思科技推出了端到端低功耗解決方案，可覆蓋架構(gòu)、RTL、實(shí)施到簽核的完整流程。架構(gòu)層面對(duì)能源優(yōu)化的影響最大?；谛滤吉?dú)一無(wú)二的Platform Architect，它可以從架構(gòu)層面就確定怎樣做功耗權(quán)衡，才能實(shí)現(xiàn)客戶希望的最優(yōu)的性能、功耗等指標(biāo)的平衡。

“我們有諸多全球領(lǐng)先的技術(shù)來(lái)完成RTL分析，如 SpyGlass 和 PrimePower。這些都是RTL級(jí)別的功耗簽核工具。進(jìn)入 Fusion Compiler 后，正如你所看到的，能耗優(yōu)化的機(jī)會(huì)越來(lái)越少，一直到PrimeECO 和簽核，功耗降低的比例會(huì)越來(lái)越低。到下一步，我們可以采用 ZeBu 進(jìn)行硬件輔助驗(yàn)證。使用ZeBu，在每一級(jí)中我們都找到正確的方向來(lái)驗(yàn)證每個(gè)階段的功耗，從而構(gòu)建更加穩(wěn)健的系統(tǒng)?！盨assine說(shuō)道。

信息安全和功能安全

此外，在軟件驅(qū)動(dòng)汽車和代碼體量飛速增長(zhǎng)的大背景下，自動(dòng)駕駛汽車的功能安全和信息安全問(wèn)題將更加突出。2022年12%的網(wǎng)絡(luò)攻擊是針對(duì)汽車。2022年超過(guò)一千萬(wàn)輛汽車因功能安全隱患(在美國(guó))被召回。其中很多都是由軟件和半導(dǎo)體芯片導(dǎo)致的功能安全隱患。

芯片生命周期管理可監(jiān)控芯片的健康狀況、預(yù)測(cè)性維護(hù)，通過(guò)對(duì)多系統(tǒng)或多車輛進(jìn)行應(yīng)用管理提高實(shí)地車輛安全性和可靠性。



產(chǎn)品上市時(shí)間

如今，汽車從開(kāi)發(fā)到投產(chǎn)的周期大約為6-7年，甚至更短。而汽車芯片人才卻嚴(yán)重短缺。中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)公布的一組統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體人才缺口將達(dá)到20萬(wàn)人。當(dāng)前，我們?nèi)袠I(yè)現(xiàn)在都在努力探索如何利用AI來(lái)大大縮短產(chǎn)品上市時(shí)間、提高工作效率并實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)計(jì)結(jié)果等。

Synopsys.ai

新思科技于今年推出了業(yè)界首個(gè)AI驅(qū)動(dòng)型全棧式EDA解決方案Synopsys.ai。最開(kāi)始是開(kāi)發(fā)Design Space Optimization（設(shè)計(jì)空間優(yōu)化，DSO.ai解決方案）。截止目前，DSO.ai已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)超過(guò)270次商業(yè)流片。

接下來(lái)是VSO.ai（驗(yàn)證空間優(yōu)化解決方案），它能讓開(kāi)發(fā)者更智能地實(shí)現(xiàn)更好的驗(yàn)證覆蓋率，更好地創(chuàng)建測(cè)試指標(biāo)。還有TSO.ai(測(cè)試空間優(yōu)化解決方案)，它能幫助開(kāi)發(fā)者進(jìn)行更合理的的測(cè)試從而降低系統(tǒng)測(cè)試的總體成本。以及模擬與制造優(yōu)化解決方案。

新思科技Synopsys.ai全棧式解決方案引領(lǐng)著全球EDA+AI芯片設(shè)計(jì)新風(fēng)向。毫無(wú)疑問(wèn)，我們是全球首個(gè)推出DSO.ai 的公司，也絕對(duì)是全球首家全方位通過(guò)AI增強(qiáng)芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)率、改善設(shè)計(jì)結(jié)果質(zhì)量、提高設(shè)計(jì)效率和資源可用性的公司。



隨著先進(jìn)工藝的推進(jìn)，2 納米芯片的設(shè)計(jì)成本約為 7.5 億美元。沒(méi)有多少公司可以承擔(dān)得起這樣的價(jià)格，而降低成本的方法之一，是AI+EDA設(shè)計(jì)方法學(xué)。另一個(gè)則是IP，IP是提升效率的重要法寶。新思科技是半導(dǎo)體IP的全球領(lǐng)導(dǎo)者，無(wú)論是處理器 IP、接口 IP、安全 IP 還是基礎(chǔ) IP，應(yīng)有盡有，并且可以提供多種代工選擇，還能讓開(kāi)發(fā)者選擇使用多裸晶芯片系統(tǒng)或在單片系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。因此，開(kāi)發(fā)者可以在整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，節(jié)省大量時(shí)間成本，實(shí)現(xiàn)又一個(gè)重大的生產(chǎn)率提升。

在交叉點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新，持續(xù)支持中國(guó)加速度

Sassine表示半導(dǎo)體芯片是創(chuàng)新的核心，而在芯片、系統(tǒng)和軟件之間的交叉點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新，正是我們需要特別關(guān)注的重大機(jī)遇點(diǎn)。在新思科技，綜合考慮規(guī)模與系統(tǒng)復(fù)雜性的交叉點(diǎn)，把它們合并稱為“SysMoore”。

他還指出中國(guó)市場(chǎng)的重點(diǎn)性。他表示，中國(guó)約占全球半導(dǎo)體芯片消費(fèi)總量的50%。新思科技進(jìn)入中國(guó)已有28年。我們?cè)谶@里擁有了1500多名員工。深耕于此，展望未來(lái)，我們也將攜手半導(dǎo)體上下游的合作伙伴，繼續(xù)推動(dòng)著整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)加速發(fā)展。