多物理模擬重要性凸顯　Ansys在EDA市場影響力漸增

涵蓋多重物理領域的簽核分析工具

隨著半導體進入「超越摩爾定律」世代，在奈米結構、異質整合、創新材料、以及複雜度更高的系統級設計需求等各種趨勢的推動下，為確保設計品質，縮短開發時程，利用更先進的模擬分析工具已是不可或缺。同時，也由於在複雜、微型化系統中，熱、電、磁、力的效應會交互作用與影響，傳統的單一領域分析方式已不再適用，這也使得多物理(multiphysics)模擬工具近來成為業界關注的焦點。

成立於1970年的Ansys，多年來，在以有限元素分析(FEA)為主要核心的結構、應力、熱學等相關的工程模擬軟體領域一直居於領導地位。對於以電路設計自動化為主的EDA市場，著墨並不多。但從2008年購併Ansoft，把HFSS、Q3D、SIWave等電磁場分析軟體納入旗下後，情況開始有了改變。

經過多年的耕耘與強化產品組合，現在，Ansys在晶片、封裝、電路板設計所需的各種物理問題簽核(sign off)，包括電磁、可靠度、應力、熱、電源完整性、訊號完整性、ESD(靜電放電)等，都可提供完備、整合的分析工具，並擁有強大的客戶群基礎，已在EDA市場中扮演了更重要的角色。

Ansys在EDA市場的定位

回顧Ansys跨入EDA市場的歷程，台灣資深技術經理魏培森表示，除了Ansoft之外，2011年購併Apache則是該公司的另一項重要行動。「Apache的RedHawk和Totem是晶片IR壓降分析的golden tool，一直到現在，在此領域，Ansys的市佔率都還遠大於競爭對手。」

此外，Ansoft的HFSS等軟體可滿足高速、高頻的電性分析設計需求，過去，當電路頻率不高時，它的重要性並不凸顯，但現在，隨著5G、毫米波應用的興起，將被廣泛應用在封裝與電路板的設計中。

以這兩項購併行動為基礎，再結合其既有的熱、電、應力等分析工具，Ansys可為現今複雜、高速、微型化電子產品從晶片、封裝、電路板到系統的多物理分析，提供的完整的解決方案。

以一架飛機來比喻EDA市場涵蓋的不同軟體，魏培森解釋說，「在機身，包含了EDA工具的標準設計流程，從RTL、合成、P&R、到簽核、驗證、投片等，而機翼則包含了應力、電磁、熱、訊號完整性、電源完整性、靜電防護、可靠度等各種的模擬簽核。而我們專注於提供機翼部分的各種簽核工具，與傳統EDA業者有明顯的區隔。」

另一方面，由於晶片設計強調完整的設計流程，但Ansys提供的是單點分析工具。也因此，Ansys從2017年起，與新思(Synopsys)結盟，把其後段分析工具與新思的前段設計流程整合，打造完整的解決方案。「我們與新思在產品上是完全互補的，結盟後可相輔相成，共同拓展市場，」他說。

簽核問題日益複雜　多物理分析不可或缺

對此，魏培森說明，市場競爭必不可免，但因Ansys在電磁、熱、力學等領域已建立了悠久且豐富的經驗，同時分析結果準確，市場信任度高，因此對競爭充滿信心。

他表示，隨著製程的持續微縮，再加上各種3D封裝技術的發展，近三年來，簽核問題變得越來越複雜，不僅IR壓降很重要，其他像是時序(timing)、電子遷移、ESD(靜電防護)、EMI(電磁干擾)等問題都需要在設計時確認。

此外，對先進封裝來說，由於散熱造成的電性影響，也需利用電─熱耦合分析予以同時考量，甚至，熱源還有可能使結構造成應力變形，這些都是需要一併納入設計分析的。

魏培森表示：「對Ansys來說，這類的電熱耦合分析工具，我們早已就緒，甚至，我們的熱分析，不僅包括IC的熱傳導，整個系統的對流熱及輻射熱，也都可以涵蓋在內，以協助客戶取得更準確的分析結果。」

持續強化產品組合　積極擴展市場

魏培森提到，Ansys在台灣主要專注於半導體市場，近三年來，隨著業績成長，員工數亦快速增加。

「台積電、日月光、創意、聯詠、聯發科等領先業者都已經是我們的客戶。以創意為例，透過採用新的RedHawk-SC，能在兩天內完成超過10億個節點大小的全晶片電源完整性和可靠性簽核。此外，我們的Totem和RedHawk也已獲得台積電N5P和N6製程技術認證，這些都足以證明我們旗下半導體方案能夠支援最先進的設計需求。」

此外，除了自行開發軟體，建立高整合度的多物理分析平台之外，魏培森指出，Ansys也將致力於推動雲端服務，以及透過導入機器學習演算法等方式，使我們的分析工具能夠與時俱進，提供更佳效能。

另一方面，Ansys亦將持續透過購併來強化產品組合，以競逐新一代智慧產品設計需求帶來的商機。「例如，我們近年已分別購併了時序分析工具業者CLK-DA、SI/PS模擬業者SPISim、材料管理業者Granta、系統電磁和噪音分析Helic，以及光子設計工具業者Lumerical等。這些都是為了不斷演進的先進設計分析需求做好準備，希望能協助業者加速5G、AI、自駕車等智慧應用的開發，並進一步鞏固Ansys在EDA市場的地位。」

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