「Now is the best time to be alive!」(現在是活著的最好時候!)

在EDA領導供應商益華電腦(Cadence Design Systems)於新竹舉行的2019年度CDN Live使用者大會上,Cadence台灣區總經理宋栢安在開場致詞時引述了以上這句包括Elon Musk、Bill Gates與Warren Buffett等科技/投資界不同世代重量級人物都曾說過的名言,指出自動駕駛、智慧工廠、智慧醫療、智慧城市等等新科技正為人類帶來更好的生活,也成為推動IC產業成長的主要力量,因此現在對電子設計工程師們來說,是能揮灑無限創意的最好時機。

「無論你的夢想有多大,不斷演進的技術都有可能讓你的夢想成真;」宋栢安強調,Cadence一直扮演協助工程師們將夢想化為實際產品的角色,致力於推出先進的工具,建立完整的設計環境以及豐富的生態系統,實現「Intelligent System Design」的願景。

對此Cadence資深副總裁暨數位與簽核事業群總經理滕晉慶(Chin-Chi Teng)在以「Differentiated Solutions Enabling a Data-Driven World」為題的演說中有更進一步的詮釋。他指出,透過包括智慧型手機、物聯網感測器等裝置收集而來的大量數據(data),如今已成為能運用於不同領域,為各行各業帶來價值的重要資產;這些不斷增加的數據必須要被妥善儲存與處理,並以最快的速度傳輸到世界各個角落,以支援人工智慧(AI)相關應用。這些AI應用需求成為半導體產業的新一波成長動力,也帶來了從晶片、電路板到系統層級的設計挑戰。

滕晉慶表示,為協助工程師因應大數據/AI時代設計挑戰,Cadence在2019年訂定了「Intelligent System Design」策略方向,提供三個不同層面的技術支援:其一是可達成「設計卓越」(Design Excellence)的先進IC、封裝與PCB設計流程所需EDA工具與關鍵IP;其次是能實現「系統創新」(System Innovation)的實體設計、分析/模擬與嵌入式安全方案,最後則是將機器學習(ML)導入工具,提升設計速度與品質,並藉由AI處理器IP催生邊緣運算裝置,促成「普及智慧」(Pervasive Intelligence)。

在以上三個層面的技術支援之外,Cadence近兩年積極推展的雲端解決方案亦是其「Intelligent System Design」策略不可或缺的一部份;滕晉慶指出,Cadence已與亞馬遜雲端服務AWS、微軟Azure等夥伴建立緊密合作關係,客戶能透過Cadence的Cloud Passport管理工具與今年新發表的CloudBurst平臺彈性選擇雲端環境、擴充運算資源,以因應不同設計案的尖峰需求。

而今年Cadence新推出的「Intelligent System Design」解決方案,除了可支援規模更大、更複雜晶片設計,在速度上提升10倍、容量提升5倍,但仍維持黃金等級準確度的新一代平行電路架構模擬器Spectre X,還有該公司鎖定系統級設計電磁(EM)分析需求而推出、號稱能實現「真正全3D分析」的Clarity求解器(Solver)。Clarity採用了先進的分散式運算架構,使得速度與容量有大幅度的提升,讓車用系統、高速連結介面以及5G通訊系統的系統模擬分析所需時間,由原先的數十至數百小時縮短至數小時內。

值得一提的是,Clarity求解器可說是Cadence從EDA工具領域跨入系統分析軟體的第一款產品,在今年4月於美國場次的CDN Live初次亮相,並於7月正式發表。針對此具備里程碑意義的方案,Cadence多物理系統分析軟體工程事業群總監劉健(Jian Liu)在CDN Live下午的分組討論議程中進一步介紹了其技術細節與應用優勢。

劉健表示,Clarity雖然是Cadence首度推出的3D系統分析工具,實際上它是Cadence原有的3D電磁模擬器Sigrity與IC電源完整性方案Voltus的結晶,在累積多年的經驗基礎上進行多方面的技術突破,因此不但充分瞭解客戶在系統級設計電磁(EM)分析的痛點,也能以更高的效率與準確度解決從晶片、封裝、電路板到連接器與纜線的複雜全3D結構設計所面臨之EM分析問題。Cadence還新成立了系統分析事業群,專注於提供晶片、封裝、電路板及完整系統中,關於電磁、熱、流體、機械結構應力等高難度的多物理分析解決方案。

他進一步解釋,Clarity透過演算法、將3D模擬所需的兩大基本元素──網格技術(meshing Technology)與矩陣求解器(matrix solver)──最佳化,能以平行架構將大量的運算工作分散於多台記憶體容量32G以下的一般PC,亦可提供雲端支援,使用者不需要仰賴昂貴的高性能伺服器,還能依需求與預算來彈性配置運算資源;因此Clarity基本上能提供「無限處理容量」,在處理龐大而複雜的系統結構3D分析任務時能達到10倍的速度提升。

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Clarity 3D求解器的分散式處理流程。
(來源:Cadence)

Cadence已與多家客戶合作進行產品測試,證實Clarity帶來的高效益;來自聯發科技(MediaTek)以及聯想(Lenovo)的代表,亦在分組議程中分享了採用Clarity在高速連結應用之2.5D封裝元件與新一代PC電路板設計等方面的成功案例。劉健補充指出,該公司將持續收集客戶的回饋意見進行產品升級,並將Clarity與現有的設計平臺如Virtuoso、Allegro整合,提供完整流程的系統設計最佳化工具。