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工業4.0帶動晶片設計 CDNLive揭新趨勢

  • 吳冠儀

CDNLive 大會揭示工業4.0世代下晶片及系統設計的最新趨勢。

致力於以系統設計實現推動晶片創新的Cadence益華電腦日前在新竹舉行年度CDNLive使用者大會,揭示工業4.0世代下晶片及系統設計的最新趨勢,以及Cadence如何建構整合平台協助業者因應新興智慧連網裝置的設計挑戰。今年的活動創下1000人參與的新紀錄,反應非常熱烈。

Cadence資深副總裁暨客製IC與PCB事業群總經理Tom Beckley表示,AI、IoT與5G技術的快速發展與匯聚,引領產業進入了工業4.0新世代,各領域業者紛紛投入,數據已儼然成為推動產業成長的新「石油」。

Cadence 資深副總裁Tom Beckley指出,Cadence在利用機器學習、分析與最佳化技術開發電子設計流程方面居業界領導地位。

對系統設計來說,工業4.0意味著設計複雜度的提升,隨著多樣化應用的蓬勃發展,對於軟體/硬體協同設計與協同分析、設計驗證、安全性,以及混合訊號、先進製程、感測器、機電設計、光子等各種技術的整合與需求也越來越高。

影響所及,我們看到了產業型態的改變,例如像汽車等傳統系統業者,正朝軟體與晶片設計移轉,而半導體業者則透過購併轉型為系統供應商,其目標都是要開發出更具智慧的新一代產品。

對Cadence來說,我們思索的是,應該在工業4.0世代中扮演什麼樣角色,又應如何協助業者加速創新的腳步?Cadence是EDA市場中唯一可提供從IP/晶片、到封裝/電路板以及系統整合等完備平台方案的業者。同時,為了因應未來多領域(multi-domain)設計/模擬需求的成長,我們也正積極擴展夥伴關係與生態系統。

舉例來說,除了與台積電和Arm在先進製程與晶片設計領域持續保持密切合作之外,為滿足未來5G世代RF SoC以及連網汽車的設計需求,我們更擴展了與MathWorks以及NI在系統設計的夥伴關係,為新一代整合度、複雜度更高的5G晶片設計做好萬全準備。

持續創新30年 將導入機器學習簡化晶片設計工作

Beckley強調,今年是Cadence成立30周年,秉持著創新承諾,Cadence近來持續推出新產品,像是新的Virtuoso設計平台與RF解決方案、市場上首套可解決類比IC設計可靠度問題的Legato方案、以及最佳化PCB訊號與電源完整性Sigrity 3D方案等,可滿足新世代晶片的開發需求。

「近年來,Cadence的研發支出佔營收比例高達四成」,他開玩笑說,「雖然華爾街並不認同我們的做法,但現在正是產業的轉折點,在軟體、RF、感測器、機電整合設計等各方面,我們都看到了許多令人振奮的新機會,並相信就公司的長期發展來看,全力投入研發是必要且值得的。」

針對人工智慧應用,Beckley指出,Cadence在利用機器學習、分析與最佳化技術開發電子設計流程方面居業界領導地位。日前更已被美國國防部國防先進研究計畫署(DARPA)獲選加入為期四年的ERI電子復興計畫,將與卡內基美倫大學和NVIDIA共同研究如何利用先進的機器學習技術建構一個完全整合、智慧的單一平台,以加速類比模塊/SoC/封裝/PCB的自動化設計。

Cadence的任務是要建立基於機器學習的「MAGESTIC(以智慧合作實現電子系統自動產生)」平台,將在其Virtuoso、OrbitIO、Allegro工具中導入機器學習演算法,實現布局、繞線與萃取的最佳化設計,希望達成「一個按鍵,完成設計」的終極目標。

Beckley指出,如同DARPA早在2005年就曾舉辦無人車競賽,並獲得良好成果一樣,這些深具遠見的計畫,在經歷多年的努力後終將開花結果。機器學習導入EDA工具現也正在起步階段,我們很榮幸參與這項將帶來深遠影響的計畫。目前我們有數十人投入機器學習研發,未來人力將倍數成長。

「Shift Left」趨勢漸顯 帶動IC設計的典範移轉

Cadence全球副總裁、亞太及日本區總裁石豐瑜補充說,DARPA ERI計畫旨在解決半導體產業日益艱鉅的技術與成本挑戰,甚至是人才短缺問題,讓微電子技術得以持續發展。我們看到了,業界正面臨晶片設計複雜度提升,但年輕人才卻較少投入的困境,未來此問題將更加嚴峻。

因此,導入機器學習技術,讓晶片設計變得更有效率、更有智慧是Cadence的重要發展方向,讓業者可把心力專注於開發更具價值的使用案例,而把繁複的設計工作交給我們。

他指出,工業4.0是各種技術融合的展現,現在晶片的開發將更取決於系統架構與規格的定義,以及特定應用的需求。以智慧監控為例,節點裝置的晶片開發需根據系統或服務供應商對於節點端的感測、運算處理需求,有多少辨識任務要先在節點裝置進行分析,有哪些資料要傳回雲端處理、需利用何種通訊傳輸以及加密方式,以及又將如何與雲端應用服務串連等。

因此,開發晶片時必須先掌握系統架構需求,這種「Shift Left」的趨勢在AIoT世代中將更為顯著。晶片設計業者必須與系統廠商有更緊密的合作關係,深入了解垂直應用需求,單打獨鬥,開發通用型晶片的方式已漸不可行。

「透過EDA業者的努力與支援,現在晶片設計本身已不會有太大問題,真正的挑戰在於如何結合特定領域知識,打造出更具價值的使用案例,才能讓晶片設計發揮最大的效益。擁有制定系統架構能力的業者,才能在新世代中更具優勢,這是值得晶片業者重視的發展趨勢。」

Cadence台灣區總經理宋栢安則表示,整體來看,5G、高效能運算(HPC)和AI是推動業界成長的重要力量。特別在台灣,有許多業者投入AI晶片開發,尋求更多的合作機會,我們都將以完備方案支援客戶的需求。

此外,Cadence近來也持續推動雲端服務,與微軟、Google、亞馬遜等業者合作,把設計工具放在雲端。不過,雖然雲端EDA服務具備成本效益、易於依需求彈性擴充等優勢,但有鑑於使用習慣以及安全考量,目前採用的業者仍為少數。對資金有限的新創業者來說,則不失為具吸引力的一種做法。儘管如此,Cadence仍看好雲端服務的未來,將持續部署,等待市場更臻成熟。

專題演講聚焦IoT、SiP以及雲端運算

CDNLive是Cadence的年度技術盛會,除了公司高階主管闡述最新市場與技術趨勢之外,亦邀請重要合作夥伴分享產業洞見。

聯電資深副總裁劉士維介紹了聯電在AIoT市場的布局與策略,看好邊緣裝置商機,將建構完備的成熟製程技術,滿足各種應用需求,預計今年此市場將更蓬勃發展。日月光研發副總裁洪志斌博士說明 SiP的技術發展與挑戰,以及日月光與Cadence為因應扇出型基板上晶片(Fan-Out Chip-on-Substrate,FOCoS)多晶粒封裝而合作開發的SiP-id參考設計流程。亞馬遜AWS全球業務開發主管David Pellerin則以其本身在雲端建置從RTL到GDSII設計工具進行晶片開發的經驗,來說明亞馬遜將如何利用雲端EDA工具,協助客戶推動IoT/AI晶片的創新。



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