Cadence致力建构更完整、智慧化的多物理系统分析产品阵容

电子设计自动化（EDA）工具供应商益华电脑（Cadence Design System）年度使用者大会 Cadence Live 在 8 月底于竹北盛大举行，宋栢安在开场致词中表示，从生命科学、自动驾驶、机器人、5G/6G 高速无线通讯与卫星通讯、高性能运算到量子电脑，以往只在科幻小说中出现、曾经我们以为不可能的事物，如今已经在现实生活成为可能，甚至已经迈入商业化量产;这一切都是由日新月异的半导体科技所促成，EDA 工具则是其中关键。因此，EDA 中的“E”如今还具备“Essential”的意义，扮演实现各种复杂设计不可或缺的助力。

Cadence 资深副总裁暨数位与签核事业群总经理滕晋庆（Chin-Chi Teng）进一步指出，该公司以三个同心圆来看待整个世界，核心是晶片、中间是系统，最外圈则是数据;该公司过去 35 年来建立的优势，就是能横跨这三个同心圆的运算软件（Computational Software）── 即 EDA 工具。他解释，运算软件就是电脑科学（computer science）加上数学，将之用在晶片设计，就是 EDA 与 IP，在系统圈则是支援市场需求越来越大的系统设计与模拟分析，“如果把运算软件用在数据上，就是人工智慧。”

Cadence 多物理系统分析事业群研发副总裁顾鑫（Ben Gu）则表示，在 2018、19 年，公司订定了“智慧系统设计”（Intelligent System Design）的大策略方向，积极从一家传统的 EDA 公司，转型为技术阵容更广泛、能为客户创造更大价值的系统设计自动化（SDA）解决方案供应商。着眼于 3D IC、5G/6G 高速通讯、新一代智慧化/电气化车辆，以及从资料中心到小型系统的节能设计等应用，对散热管理、降低电磁干扰效应等方面多物理模拟分析的需求越来越高，透过自主研发创新与一系列的战略性收购，经过三、四年努力，Cadence 目前已经拥有非常具竞争力的多物理模拟工具产品组合。

从 2019 年发表的 Clarity 3D 求解器、Celsius 热求解器两款产品开始，Cadence 在 2021 与 2022 年进行了一系列对拥有独特、创新技术公司的收购，做了非常多的整合，如今在智慧系统设计的三个同心圆都有非常完整的产品线。在晶片方面有 Voltus、EMX 与 Sigrity，在系统有 Clarity、Celsius、Fidelity 与 Future Facilities，在人工智慧则有去年新推出的 Optimality 平台。

顾鑫指出，Cadence 在多物理分析产品中最早推出的 Clarity，是第一款真正意义上的系统级分析产品，具备黄金标准模拟精度、大规模平行化矩阵运算、革命性的网格（meshing）技术、以及与设计平台高度整合的优势，迄今已协助包含前 20 大半导体业者在内的超过 500 位客户，为他们克服了 3D IC 等复杂设计带来的挑战。四年来，Clarity 持续改善核心演算法，包括新增加了支援分层（layered）结构的 LMesh 与任意（arbitrary）结构的 XMesh，也与 Cadence 的云端与 AI 技术有所结合。

Cadence MSA Product Porfolio （Source：Cadence）

Celsius 则被视为唯一专门为 IC 工程师打造的热求解器方案，将固体结构的有限元素分析（FEA）与运算流体力学（CFD）两种分析能力结合为单一工具，实现了高性能与高容量，让设计者能在设计流程中及早分析热问题，迄今获得了 200 家以上的客户采用。而 Cadence 在去年 10 月完成收购了来自英国的 Future Facilities，将该团队的电、热模拟数位孪生技术，能与 Celsius 搭配，提高小至晶片、大至资料中心与建筑物的电源与散热效率。

在 Sigrity 讯号/电源完整性（SI/PI）模拟工具方面，Cadence 除了将持续改善核心演算法提升效率与精度，也将让该工具与设计流程有更好的结合，强化其 In-Design Analysis（IDA）方面的性能。2021 年发表的 Sigrity 新版本 Sigrity X，能与 Clarity 搭配并与 Allegro 有更紧密结合，让印刷电路板（PCB）与 IC 封装工程师可合并端对端、多结构、多板系统（从传送端到接收端，或供电端和受电端）设计，提高 SI/PI 签核效率。

在 CFD 模拟方面，顾鑫重申 Cadence 进入此领域的心路历程，除了看好其估计达 16 亿美元规模、远超过任何一个 EDA 细分市场的庞大市场潜力，也对于 CFD 结合 Cadence 运算软件技术，能进军包括资料中心、飞机、车辆甚至医院建筑等各种有趣设计领域的前景信心十足。透过收购整并， Cadence 在 2022 年推出 Fidelity CFD 软件平台，并与一级方程式（F1）赛车麦拉伦车队（McLaren Racing）成为合作紧密的技术伙伴，车队利用 Fidelity 改善车辆的动力系统设计，也让成绩有所提升。Cadence 近期也与 Nvidia 宣布了合作成果，利用 Fidelity CFD 让后者最新的 A100 GPU 实现 9 倍的性能提升，以及 17 倍的系统功耗降低。

最后不可不提的是 Optimality。顾鑫表示，模拟工具的终极目标是在加快模拟速度、获得最佳化模拟结果之余，也让整体设计性能有所提升;Optimality 以 AI 实现了人力不可能做到的模拟次数，达到 10倍的生产力提升，最重要的是让工程师能免除重复性的工作，将更多精力投入到设计领域的探索，最终实现更好的整体设计性能表现。

去年 4 月问世的 Optimality 与 Clarity、Sigrity 已经有紧密的结合，为客户实现许多成功的设计，接下来将继续整合 Celsius、Fidelity CFD 等工具，带来更多价值。顾鑫表示，接下来 Optimality 也将与 Allegro 有更进一步的结合，让模拟的结果能回到设计工具以改善工作效率;而也有客户希望 Optimality 引擎除了针对单一设计从头进行模型训练，也能藉由累积过往案例的数据来提升智慧，这方面 Cadence 将与客户有更多相关合作，进一步提升 Optimality 的性能。