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断链之后
 

多物理模拟重要性凸显 Ansys在EDA市场影响力渐增

涵盖多重物理领域的签核分析工具

随著半导体进入「超越摩尔定律」世代,在纳米结构、异质集成、创新材料、以及复杂度更高的系统级设计需求等各种趋势的推动下,为确保设计质量,缩短开发时程,利用更先进的模拟分析工具已是不可或缺。同时,也由于在复杂、微型化系统中,热、电、磁、力的效应会交互作用与影响,传统的单一领域分析方式已不再适用,这也使得多物理(multiphysics)模拟工具近来成为业界关注的焦点。

成立于1970年的Ansys,多年来,在以有限元素分析(FEA)为主要核心的结构、应力、热学等相关的工程模拟软件领域一直居于领导地位。对于以电路设计自动化为主的EDA市场,著墨并不多。但从2008年购并Ansoft,把HFSS、Q3D、SIWave等电磁场分析软件纳入旗下后,情况开始有了改变。

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经过多年的耕耘与强化产品组合,现在,Ansys在芯片、封装、电路板设计所需的各种物理问题签核(sign off),包括电磁、可靠度、应力、热、电源完整性、讯号完整性、ESD(静电放电)等,都可提供完备、集成的分析工具,并拥有强大的客户群基础,已在EDA市场中扮演了更重要的角色。

Ansys在EDA市场的定位

回顾Ansys跨入EDA市场的历程,台湾资深技术经理魏培森表示,除了Ansoft之外,2011年购并Apache则是该公司的另一项重要行动。「Apache的RedHawk和Totem是芯片IR压降分析的golden tool,一直到现在,在此领域,Ansys的市占率都还远大于竞争对手。」

此外,Ansoft的HFSS等软件可满足高速、高频的电性分析设计需求,过去,当电路频率不高时,它的重要性并不凸显,但现在,随著5G、毫米波应用的兴起,将被广泛应用在封装与电路板的设计中。

以这两项购并行动为基础,再结合其既有的热、电、应力等分析工具,Ansys可为现今复杂、高速、微型化电子产品从芯片、封装、电路板到系统的多物理分析,提供的完整的解决方案。

以一架飞机来比喻EDA市场涵盖的不同软件,魏培森解释说,「在机身,包含了EDA工具的标准设计流程,从RTL、合成、P&R、到签核、验证、投片等,而机翼则包含了应力、电磁、热、讯号完整性、电源完整性、静电防护、可靠度等各种的模拟签核。而我们专注于提供机翼部分的各种签核工具,与传统EDA业者有明显的区隔。」

另一方面,由于芯片设计强调完整的设计流程,但Ansys提供的是单点分析工具。也因此,Ansys从2017年起,与新思(Synopsys)结盟,把其后段分析工具与新思的前段设计流程集成,打造完整的解决方案。「我们与新思在产品上是完全互补的,结盟后可相辅相成,共同拓展市场,」他说。

签核问题日益复杂 多物理分析不可或缺

对此,魏培森说明,市场竞争必不可免,但因Ansys在电磁、热、力学等领域已建立了悠久且丰富的经验,同时分析结果准确,市场信任度高,因此对竞争充满信心。

他表示,随著制程的持续微缩,再加上各种3D封装技术的发展,近三年来,签核问题变得越来越复杂,不仅IR压降很重要,其它象是时序(timing)、电子迁移、ESD(静电防护)、EMI(电磁干扰)等问题都需要在设计时确认。

此外,对先进封装来说,由于散热造成的电性影响,也需利用电─热耦合分析予以同时考量,甚至,热源还有可能使结构造成应力变形,这些都是需要一并纳入设计分析的。

魏培森表示:「对Ansys来说,这类的电热耦合分析工具,我们早已就绪,甚至,我们的热分析,不仅包括IC的热传导,整个系统的对流热及辐射热,也都可以涵盖在内,以协助客户取得更准确的分析结果。」

持续强化产品组合 积极扩展市场

魏培森提到,Ansys在台湾主要专注于半导体市场,近三年来,随著业绩成长,员工数亦快速增加。

「台积电、日月光、创意、联咏、联发科等领先业者都已经是我们的客户。以创意为例,透过采用新的RedHawk-SC,能在两天内完成超过10亿个节点大小的全芯片电源完整性和可靠性签核。此外,我们的Totem和RedHawk也已获得台积电N5P和N6制程技术认证,这些都足以证明我们旗下半导体方案能够支持最先进的设计需求。」

此外,除了自行开发软件,建立高集成度的多物理分析平台之外,魏培森指出,Ansys也将致力于推动云端服务,以及透过导入机器学习算法等方式,使我们的分析工具能够与时俱进,提供更佳效能。

另一方面,Ansys亦将持续透过购并来强化产品组合,以竞逐新一代智能产品设计需求带来的商机。「例如,我们近年已分别购并了时序分析工具业者CLK-DA、SI/PS模拟业者SPISim、材料管理业者Granta、系统电磁和噪音分析Helic,以及光子设计工具业者Lumerical等。这些都是为了不断演进的先进设计分析需求做好准备,希望能协助业者加速5G、AI、自驾车等智能应用的开发,并进一步巩固Ansys在EDA市场的地位。」

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