Ansys Simulation World 2023 Taiwan 大秀AI及机器学习新技术
- 刘中兴／台北
-
随着科技不断进展，半导体技术、自驾车乃至于卫星通讯等不同科技领域在技术上仍在不断地诉求突破与演进，而从厂商的角度而言，的确也持续面临时间与成本上的竞争压力，所以如何取得有竞争力的模拟软件，协助企业能立于不败之地，乃至于引领市场地位，就成了极为重要的关键。
Ansys是全球多物理模拟软件方案的领导业者，所涵盖的科技产业范围相当广泛，甚至亦可串连上下中游，为客户提供完整的解决方案。而Ansys也挥别疫情的影响，在台湾新竹举办Ansys Simulation World 2023 Taiwan实体活动，聚焦半导体、先进封装、系统整合、车用电子与次时代通讯等领域进行深入且广泛的讨论。
Ansys台湾区总经理李祥宇于开场致词时表示，2023年的大会是台湾历经三年的疫情后，首次以实体活动重新与大家相聚。他以现场与会同事所购买的折叠屏手机为例，早在2010年就已经有折叠手机的存在，但现今各位已经无法回去当年的情境。
他更直言，随着产业不停地变动，不会有人停留在现在，更不会有人停留在过去，原地踏步的结果，就是面临无止尽的杀价竞争，这也不是产业界所乐见的情况。他强调，科技是用来服务人类的，而此次参加Ansys Simulation World的与会来宾，正是创造新一代科技的重要推手，而Ansys会是产业界的最佳夥伴，也会与产业界一同迎向人类文明与科技进步的美好世界。
导入模拟软件，提升企业营运竞争力
Ansys亚太区副总裁Dave Firth表示，包括台湾，全球各地各个产业都被迫面临整个生态的变革，企业必须重新塑造产品开发方法、与客户互动的方式，并且要更快地将产品推向市场，而这一切的核心皆来自于数码技术带动效率的提升所致。Dave Firth以亚马逊仓库所部署的十万多个机器人为例，这样的做法让整体营运效率提升多达四倍，同时也减少了工人在设施中的重复性伤害。尽管大多数人认为，机器人的导入会影响亚马逊员工的就业，但事实上，自2012年以来，亚马逊已经新增了30万个就业机会。
谈到时下相当热门的汽车产业发展，它们也在适应属于它们自己的变革型态，随着电气化与自驾程度的提升，需要有驾驶数百万英里的测试需求、上千个原型概念与新的技术组合的测试需求等，这对于车厂来说，是不容易克服的挑战，所以Ansys也看到了已有车厂正在倡议使用Ansys的综合多物理模拟软件，做为车厂因应多种面向测试需求的解决方案，尤其是电动车动力传动系统设计，更需要Ansys软件的奥援。
Dave Firth直言，这不仅可以省去大量的时间与成本，面对市场的对手更能取得明显的竞争优势。而在研发成本上，模拟软件也能为企业节省相当大的开销。据统计，预计2023年的研发支出将超过1.3万亿美元，但事实上，这些研发支出有很大的比重被用来处理设计流程来回的讨论与设计失误上的问题，在处理问题的当下也极为容易错失量产时间，所以也会带来不小的损失。
不过，另一方面，根据统计，愿意投入数码转型与工程的公司，其实可以减少大量的物件成本，营运利润可以增加21%，工程订单变更的情况也能下降33%，同时也省去了14%的开发时间。若换算成金额来看，相当是数亿美元的成本开销，所以对于公司营运来说，导入数码科技与模拟软件是相当有价值的投资。
导入机器学习技术，Ansys让各类技术研发能有飞跃性进展
Ansys首席技术长Dr. Christophe Bianchi以宏观兼具技术面向的角度分享Ansys如何协助高科技与半导体产业克服目前所面临的技术瓶颈，Dr. Christophe Bianchi特别提到，Ansys其实已经将AI大量导入在产品线中，透过这些已经训练出来的AI模型，可以放入数码孪生中，借此来预测系统未来的行为，甚至能进一步扩大范围，看到系统的未来发展。他以智能城市为例，当一辆汽车驾驶入城，它能透过V2X与其他车辆沟通，进而实现L4驾驶等级，但与此同时，事实上所有的车辆都有配备V2V的情况下，系统与系统之间的互相沟通，乃至于整个城市的交通运输，其实都是能够被预测的。
而在半导体方面，功率密度与电源管理，乃至于可靠度表现都是半导体至车用电子领域十分关心的课题，他举例，单以充电站对汽车进行充电时，万一发生起火的问题，要如何分析原因在哪？而Ansys也已经发展专属的自动机器学习架构，它可以被应用在许多设计优化的任务中。
在过去，工程师可能是透过不断地反覆设计与模拟并找出问题所在，现在透过这个自动学习架构，工程师只要放入设定的参数，进行分析，就能了解这个设计在实际环境运作上的未来走向。Dr. Christophe Bianchi更以自驾等级L4为例，汽车如果面临堵车需要自动停下，在这个过程中，车辆能以正确的速度、紧急制动等，停下车辆同时避免撞击前方的车辆，传统上必须进行高达四千万次的测试与模拟，但如果使用Ansys的机器学习架构，在次数上可以缩减至三万次，也能同样达到L4的情境要求。
Ansys资深产品总监Jim Delap则是说明Ansys发展至今，其产品的发展脉络与方向，他指出，Ansys过去十年就进行了多达25次的收购计划，在12年前，Ansys的主要产品仅有九个，而到了现在已经超过七十五个，目前这些产品已经横跨半导体、基于模型的系统工程、光学与安全分析等。
Jim Delap也呼应了Dr. Christophe Bianchi的说法，Ansys的optiSLang其实就使用了非常先进的演算法与机器学习技术，借此协助使用者打造更创新的设计。以台湾最近相当火红的3DIC为例，它涉及多物理与域的问题，工程师也必须优化供电、散热与机械表现，甚至是全方位各项物理表现的可靠度，皆必须考虑在内，optiSLang其实可以很大程度地解决这些问题。
因应DC模块功率密度提升 Ansys软件扮重要角色
乾坤科技术长詹益仁则是以DC（直流电）设计的角度为题谈到，随着AI运算需求不断增加与性能的提升，单单以NV在服务器的GPU产品所需要的功率要求就已经高达700W以上，甚至可达到1000W，但以过去既有的电源设计架构，从AC（交流电）进入到服务器系统，经由转换成DC，再透过降压的方式将电力交付给GPU，整体传输的过程仅有80%，所以考量到转换效率不彰的问题，所以既有的12V DC电源，就必须改为48V来加以因应。以这种作法来提升功率密度，同时也能提升整体的转换效率达85%。
但如果加上IGBT或是SiC（碳化矽）元件的设计，效率可以进一步提升至87%。詹益仁进一步指出，事实上，乾坤科技在DC电源设计架构上，已经有提供对应的模块产品给台达电这类客户，来打造AMD与NVIDIA相关的GPU产品的系统电源设计，这种模块内包含主动与被动元件，以及磁性元件，加上也必须配合封装技术，所以在电源模块的设计流程上，乾坤科技就会使用许多的设计与模拟软件，其中Ansys的软件方案，可以满足封装模型、磁性设计、封装设计与散热设计等各项环节的需求。举例来说，像是PCB Trace分析就会使用Ansys Q3D Extractor、PCB散热模拟则会使用Ansys的Icepak、Choke设计则是涉及磁性材料与线圈设计，此一环节就可以使用到Ansys的Maxwell。
NVIDIA升级GPU性能，带动Ansys软件效能表现
Ansys与NVIDIA的合作关系其实相当密切，在此次大会上，除了邀请NVIDIA说明与Ansys在模拟领域的进展外，Ansys也透过影音的与观众分享NVIDIA创始人黄仁勳说明两间公司的合作对全球科技产业带来的影响。NVIDIA技术市场经理苏嘉兴谈到，在八年前，Ansys就已经导入NVIDIA的CUDA（Compute Unified Device Architecture）的加速技术，在早期，CAE（电脑辅助工程）被用在研究领域，后来被逐渐用在产品验证，随着时间推移，许多企业减少实体的物理测试，而是改为虚拟环境的作法，如此一来可以大幅减少不必要的成本支出，但因应产品开发周期更短、与客户的互动性需要提升、画面需要更强的渲染表现，所以NVIDIA的GPU在这样的时间点便能派上用场，再加上CUDA本身的发展也已有十多年的时间，GPU的核心数量不断提升、存储器带宽的增加，对于CAE乃至于使用的厂商而言，其实在易用性上有着相当大的进展。
苏嘉兴也以Ansys的Discovery为例说明，它是一款结合视觉化与实时的模拟软件，工程师可以在该软件上实时地修改模型，就可以立即地看到结果，若搭配不同时代的NVIDIA GPU，最新一代RTX 6000 ADA GPU相较于前一代，可以有40%的性能提升。
整体来说，Ansys虽然透过大量收购来强化自身竞争优势，但与此同时，该公司也运用机器学习与AI等相关技术，尝试协助客户解决在设计与模拟上所面临到的挑战与问题。在可预见的未来，Ansys在多物理模拟软件市场，持续占有领导地位，为产业带来更多技术创新与突破。
