工业4.0带动芯片设计 CDNLive揭新趋势
- 吴冠仪/台北
致力于以系统设计实现推动芯片创新的Cadence益华电脑日前在新竹举行年度CDNLive使用者大会,揭示工业4.0时代下芯片及系统设计的最新趋势,以及Cadence如何建构整合平台协助业者因应新兴智能联网装置的设计挑战。今年的活动创下1000人参与的新纪录,反应非常热烈。
Cadence资深副总裁暨定制IC与PCB事业群总经理Tom Beckley表示,AI、IoT与5G技术的快速发展与汇聚,引领产业进入了工业4.0新时代,各领域业者纷纷投入,数据已俨然成为推动产业成长的新「石油」。
对系统设计来说,工业4.0意味着设计复杂度的提升,随着多样化应用的蓬勃发展,对于软件/硬件协同设计与协同分析、设计验证、安全性,以及混合信号、先进制程、传感器、机电设计、光子等各种技术的整合与需求也越来越高。
影响所及,我们看到了产业型态的改变,例如像汽车等传统系统业者,正朝软件与芯片设计移转,而半导体业者则透过购并转型为系统供应商,其目标都是要开发出更具智能的新一代产品。
对Cadence来说,我们思索的是,应该在工业4.0时代中扮演什麽样角色,又应如何协助业者加速创新的脚步?Cadence是EDA市场中唯一可提供从IP/芯片、到封装/电路板以及系统整合等完备平台方案的业者。同时,为了因应未来多领域(multi-domain)设计/模拟需求的成长,我们也正积极扩展夥伴关系与生态系统。
举例来说,除了与台积电和ARM在先进制程与芯片设计领域持续保持密切合作之外,为满足未来5G时代RF SoC以及联网汽车的设计需求,我们更扩展了与MathWorks以及NI在系统设计的夥伴关系,为新一代整合度、复杂度更高的5G芯片设计做好万全准备。
持续创新30年 将导入机器学习简化芯片设计工作
Beckley强调,今年是Cadence成立30周年,秉持着创新承诺,Cadence近来持续推出新产品,像是新的Virtuoso设计平台与RF解决方案、市场上首套可解决模拟IC设计可靠度问题的Legato方案、以及最佳化PCB信号与电源完整性Sigrity 3D方案等,可满足新时代芯片的开发需求。
「近年来,Cadence的研发支出占营收比例高达四成」,他开玩笑说,「虽然华尔街并不认同我们的做法,但现在正是产业的转折点,在软件、RF、传感器、机电整合设计等各方面,我们都看到了许多令人振奋的新机会,并相信就公司的长期发展来看,全力投入研发是必要且值得的。」
针对人工智能应用,Beckley指出,Cadence在利用机器学习、分析与最佳化技术开发电子设计流程方面居业界领导地位。日前更已被美国国防部国防先进研究计划署(DARPA)获选加入为期四年的ERI电子复兴计划,将与卡内基美伦大学和NVIDIA共同研究如何利用先进的机器学习技术建构一个完全整合、智能的单一平台,以加速类比模块/SoC/封装/PCB的自动化设计。
Cadence的任务是要建立基于机器学习的「MAGESTIC(以智能合作实现电子系统自动产生)」平台,将在其Virtuoso、OrbitIO、Allegro工具中导入机器学习演算法,实现布局、绕线与萃取的最佳化设计,希望达成「一个按键,完成设计」的终极目标。
Beckley指出,如同DARPA早在2005年就曾举办无人车竞赛,并获得良好成果一样,这些深具远见的计划,在经历多年的努力后终将开花结果。机器学习导入EDA工具现也正在起步阶段,我们很荣幸参与这项将带来深远影响的计划。目前我们有数十人投入机器学习研发,未来人力将倍数成长。
「Shift Left」趋势渐显 带动IC设计的典范移转
Cadence全球副总裁、亚太及日本区总裁石丰瑜补充说,DARPA ERI计划旨在解决半导体产业日益艰钜的技术与成本挑战,甚至是人才短缺问题,让微电子技术得以持续发展。我们看到了,业界正面临芯片设计复杂度提升,但年轻人才却较少投入的困境,未来此问题将更加严峻。
因此,导入机器学习技术,让芯片设计变得更有效率、更有智能是Cadence的重要发展方向,让业者可把心力专注于开发更具价值的使用案例,而把繁复的设计工作交给我们。
他指出,工业4.0是各种技术融合的展现,现在芯片的开发将更取决于系统架构与规格的定义,以及特定应用的需求。以智能监控为例,节点装置的芯片开发需根据系统或服务供应商对于节点端的传感、运算处理需求,有多少识别任务要先在节点装置进行分析,有哪些数据要传回云端处理、需利用何种通讯传输以及加密方式,以及又将如何与云端应用服务串连等。
因此,开发芯片时必须先掌握系统架构需求,这种「Shift Left」的趋势在AIoT时代中将更为显着。芯片设计业者必须与系统厂商有更紧密的合作关系,深入了解垂直应用需求,单打独斗,开发通用型芯片的方式已渐不可行。
「透过EDA业者的努力与支持,现在芯片设计本身已不会有太大问题,真正的挑战在于如何结合特定领域知识,打造出更具价值的使用案例,才能让芯片设计发挥最大的效益。拥有制定系统架构能力的业者,才能在新时代中更具优势,这是值得芯片业者重视的发展趋势。」
Cadence台湾区总经理宋栢安则表示,整体来看,5G、高效能运算(HPC)和AI是推动业界成长的重要力量。特别在台湾,有许多业者投入AI芯片开发,寻求更多的合作机会,我们都将以完备方案支持客户的需求。
此外,Cadence近来也持续推动云端服务,与微软、Google、亚马逊等业者合作,把设计工具放在云端。不过,虽然云端EDA服务具备成本效益、易于依需求弹性扩充等优势,但有监于使用习惯以及安全考量,目前采用的业者仍为少数。对资金有限的新创业者来说,则不失为具吸引力的一种做法。尽管如此,Cadence仍看好云端服务的未来,将持续部署,等待市场更臻成熟。
专题演讲聚焦IoT、SiP以及云端运算
CDNLive是Cadence的年度技术盛会,除了公司高端主管阐述最新市场与技术趋势之外,亦邀请重要合作夥伴分享产业洞见。
联电资深副总裁刘士维介绍了联电在AIoT市场的布局与策略,看好边缘装置商机,将建构完备的成熟制程技术,满足各种应用需求,预计今年此市场将更蓬勃发展。日月光研发副总裁洪志斌博士说明 SiP的技术发展与挑战,以及日月光与Cadence为因应扇出型基板上芯片(Fan-Out Chip-on-Substrate,FOCoS)多晶粒封装而合作开发的SiP-id参考设计流程。亚马逊AWS全球业务开发主管David Pellerin则以其本身在云端建置从RTL到GDSII设计工具进行芯片开发的经验,来说明亚马逊将如何利用云端EDA工具,协助客户推动IoT/AI芯片的创新。