计划EDA的下一步

学历Devgan,抑扬顿挫的去年12月获得菲尔考夫曼奖(Phil Kaufman Award)的新首席执行官，与《半导体工程》(Semiconductor Engineering)一起讨论了EDA的下一步发展，基础技术和业务挑战与变化，以及正在展开的楼层规划、验证、CFD和高级封装的新市场。

SE: EDA在哪些方面需要改进?

Devgan与五年前相比，我们已经使芯片设计变得更容易了，但我们还有更多工作要做。可辅助系统和芯片设计3 d-ic而且 人工智能的使用。与此同时，我们希望确保核心引擎始终针对最新的设计要求进行优化。大型semi和系统公司需要一流的工具，但他们也需要全面的流程。这种流程是EDA有发展空间的一个领域。在过去，客户会自己把东西放在一个之字形的流程中，而不是真正集成的流程。我们在数字、验证、定制/模拟和系统分析方面投入了大量资金来开发完整的流程。创建流程与企业软件公司所做的类似。的EDA行业需要提供能够覆盖不同垂直领域的整体解决方案。例如，我们投入了大量资源，以确保我们的3D-IC流程包括分析、封装、数字和模拟工具在单个解决方案中。在此之前，您必须将来自四个不同产品领域的流程组合在一起，而且可能来自不同的公司，而且它们并没有以无缝的方式一起工作。回到5年或10年前，Cadence的产品还存在缺陷。所有这些差距现在都消失了。

SE:晶圆代工厂过去在加工过程中有足够的余量来解决很多问题，而且随着时间的推移，任何其他问题都可以解决，因为许多芯片都有很长的寿命和巨大的产量。越来越多的是，由于芯片现在是特定领域的，而且是小批量生产，利润率也更低，所以解决任何问题都必须在流程中更靠后的地方完成。这些天与铸造厂的合作如何?

Devgan在代工方面，我们与台积电(TSMC)有很长时间的合作关系，过去几年与三星(Samsung)也有合作，现在我们与英特尔(Intel)有更多合作。在前段时间的讨论中，EDA的作用并不突出，但这种情况正在发生变化。早期的对话应该包括客户、代工厂和EDA。这种三方平衡是这些大型系统公司在定制芯片开发方面非常成功的原因之一。你需要以最好的方式利用这个等式。有很多EDA技巧来获得3nm的全部价值，你会看到晶圆代工厂描述流程来获得全部价值PPA受益。3D-IC也是如此。随着我们向更低的节点和3D-IC发展，EDA的作用变得更加关键，越来越多的客户意识到这一点。

SE:安全性现在也开始融入流程了吗?如果是的话，在哪里，怎么做?

Devgan:安全性和安全性在流程的各个方面都至关重要，但在验证方面尤其重要。为了解决这个问题，我们推出了一个安全保障验证平台。在垂直市场，虽然安全性在汽车领域非常突出，但一般来说，验证流程必须考虑到这些因素。当然，为了安全性，也需要一些IP元素。我还发现，验证可以是一个区别。无论是系统公司还是半公司，验证对生产力和竞争力都有巨大的影响。这对整个行业来说一直都很重要，但现在变得更加关键。与硬件平台相结合的验证是“左移”范式的关键部分。当你观察大公司时，那些拥有更高级流程的公司甚至会在RTL冻结之前进行软件开发，这在以前是不可能的。对于特定于领域的体系结构，设计人员正在进行更多的软件开发，以及更多的安全性和安全性，而验证是所有这些事情的关键。 We see this even in a high-growth market — the verification market is growing, and the use of verification hardware platforms is growing. The old idea of, ‘It’s not what you design, it’s what you verify,’ is getting more critical.

SE:在20世纪90年代，先进的包装从未像Cadence预期的那样发展。事实上，它又过了几十年才变得必不可少。你认为现在的市场走向如何?你看到了哪些问题?

Devgan我们一直都有包装。我们甚至在五到七年前创建了一个流量，但它并没有完全发展起来。但现在，随着行业从单一设计转向更模块化的设计，先进的包装在那里发挥着巨大的作用，并正在迅速增长。

SE:这是因为在摩尔定律变得过于昂贵之前，只有那么多点击量吗?

Devgan我们来谈谈摩尔定律吧，它对人们来说有很多不同的含义。这不再是经典的硅垢，这是它过去的意思。我认为，在过去10年的大部分时间里，摩尔定律并不是由纯硅缩放驱动的。现在推动系统性能扩展的是在芯片上放置更多组件的能力。我们曾经有一个CPU运行在3GHz。现在有8个3GHz的cpu，软件必须利用这些cpu。这就是为什么多年来我们一直在做并行计算。优势在于集成，而不是单个组件的速度。扩展是越来越多地通过在芯片上放置更多的组件，而不一定是通过它们变得更快。

SE:包装是下一个合乎逻辑的延伸吗?

Devgan:是的，这总是可能的。但是现在在包级别上有了更多的集成。问题是客户会使用2.5D还是垂直堆叠。对于3D-IC，最大的问题之一是热。因为你产生了更多的热量，你必须把它散发出去，所以热地板规划是必要的。为了使这项工作有效地进行，必须将四个部分结合在一起——系统分析、封装、模拟和数字，我们在新的完整性3D-IC平台中提供了这些功能。这使我们能够帮助我们的客户加速创新，因为我们的许多大客户越来越多地将具有异构功能的非常复杂的芯片集成到一个包中。

SE:我们之前讨论过扩展系统的定义，因为芯片上的问题可以扩展到一个完整的系统，比如汽车或数据中心。您开发的工具现在是否在更广泛的基础上使用?有没有其他从未真正开发过芯片的公司开始考虑这些工具，因为他们试图将所有的东西打包到一个系统或系统的系统中?

Devgan:是的，因为硅和系统正在融合。3D-IC就是一个例子，但这只是冰山一角。这是芯片设计师第一次接触这个系统。但如果你来自OEM方面，比如如果你制造洗衣机或汽车，你首先看到的是电子的是PCB。PCB变得至关重要。然后是系统分析。我们还扩展了我们的系统组合，包括计算流体动力学(CFD)，你需要CFD来计算热学，因为热学的一半问题是流动，而不仅仅是发电。所有的系统公司，比如汽车公司，都对汽车进行流体动力学模拟。现在我们的客户有蓝色的起源．系统公司正在做更多的硅，而我们正在提升产品堆栈，向他们出售硅及其周边的仿真软件。这是整个CFD加上电磁加上包装/PCB再加上硅。这就是问题所在——甚至在车里。你可以看到所有这些先进的汽车公司都在设计最好的阻力系数，再加上所有的电气挑战。这就是我们进入消防局的原因。我们去年进行了两次收购，因为系统和硅的合并，以及电气和机械的合并。现在我们想在系统方面做更多计算方面的事情，包括模拟，因为这是我们的核心竞争力之一，也更有利可图。还有系统空间的其他部分，比如机械元素的实际设计，我们也可以在那里建立合作关系。现在，模拟方面是最关键的，在数据方面，我们也想做更多的工作。

SE:现在的芯片设计是垂直的，平面的，随着时间的推移，有可靠性的因素，所有这些因素都随着行业和应用的变化而变化。因此，现在的设计不仅需要向左移动，还需要结合来自该领域的数据。这对你的战略有什么影响?

Devgan这就是机遇的来源。每个人都想扩张。但是你想要扩大你的强度向量。首先，EDA的核心业务正在蓬勃发展。硅公司的硅设计收入正在上升，所有的系统和数据都属于计算软件。我们正在扩张，但并不是在那些与我们所了解的领域无关的领域。我们真正的优势是计算软件——甚至是人工智能。我们目前的很多研发都涉及人工智能，因为我们已经在EDA上做了多年的计算软件。矩阵乘法和共轭梯度法是EDA中的常用方法。在模拟中，有一个算法角度。 All the CFD and finite elements are matrix inverses. Typically, if you do a thermal simulation of a phone, which is a big problem, 30 million x 30 million is considered a huge size. You have to simulate 30 million variables for them. It’s a huge thing for the system simulation company, but in EDA we have done this for 30 years. At 3nm and 5nm, we are already solving problems 50 billion x 50 billion on a chip. They have all these transistors and power grids. So we’re taking those algorithms, which are a thousand times more capacity, and applying them to a problem that is critical and growing at the system level. There is a customer synergy, but there is also an algorithmic and know-how synergy. Although it’s complicated and difficult, we are still swimming downstream. This is the real opportunity for EDA — leveraging this computational strength not just in semiconductors, because we got trained over the years, but also in systems and data. This can go on for 10 years or more, and we are in a great position to do that.

SE:如果你看看苹果的M1芯片，你会发现这是一个成功的软硬件协同设计和异构架构的例子。你有没有听说其他地方也有类似的改进?

Devgan:当然，我们可以在其中发挥作用。还有软件开发，设计师早期利用硬件平台，用软件驱动硅设计，以及异构计算，因为你要结合cpu、gpu、加速器，这些都是非常大的芯片。随着时间的推移，我们将开始看到其他公司的3D-IC设计。我们已经在一些领先的客户身上证明了这一点，在未来的五年里，我们将看到越来越多的公司在多个垂直市场朝着这个方向发展。所有公司都可以使用相同的工具、功能和铸造厂。我们仍处于这种转变的开端。

SE:小芯片在这幅图中处于什么位置?你的核心利益是流的基础设施和需要集成到其中的所有部分吗?所有这些组件都需要单独和一起进行验证。

Devgan我们有一个这样做的平台，上面有分析。的好处chiplets都是我们谈论了20年的东西，但之前没有完全意识到它的好处。IP重用更像是一个大的流行词，但它确实可以发生在芯片上。例如，如果你在一个包中有四个小芯片，你可以更有效地进行IP重用。所以对于一个不同的芯片，也许其中三个不会在制造过程中发生改变。这是一个真正的节省，但你确实需要平台和IP来配合。我们的Integrity 3D-IC平台将所有这些结合在一起，我们的Cadence Cerebrus智能芯片资源管理器添加了AI元素，可以更快地进行芯片设计。在过去，EDA只专注于让工具变得更好，但我们没有从一次运行到下一次运行的情报，因为每次运行都是独立的。有了人工智能和强化学习——人工智能可以意味着很多东西——但对于这个应用来说，它是完美的。我们尝试自动搜索这些设计选项和工具选项，从一次运行到下一次运行。这带来了巨大的好处——除了巨大的生产力效益外，有时还能提高10%至20%的PPA。

SE:关于芯片市场的有趣之处在于，你基本上是在分解每个芯片的开发时间。它不再受时间限制，而且零件可以预先验证。但最难的部分是把它们放在一起并整合起来，对吧?

Devgan:是的，解耦更像是并行算法。对于任何算法，设计人员总是检查同步点是什么，看看有多少是并行的，有多少是顺序的。关于芯片的好处是同步量减少了，因为如果你在SoC上做，你可以并行开发。然而，设计人员仍然需要组装、签字和粘贴整个芯片。最大的不同在于他们将并行性提升到了打包级别。您在设计流程中拥有更多的并行性和更多的重用性。然后集成发生在封装层面，也许在硅之后。在客户空间的并行计算方面，它减少了阿姆达尔定律的瓶颈。设计师可以更频繁地并行运行，然后开发合适的包装环境将它们组合在一起。它有一些性能上的好处，因为您可以使用chiplets将更多的东西放在一起。 The biggest benefits are design time, parallelization, and reuse.

SE:作为CEO的新角色，你现在正在寻找这个拼图中缺失的部分。你要填什么?

Devgan:我在2017年成为总裁，当时我们制定了智能设计战略。当然，这需要几年的时间才能完全实现好处。现在我又多了一个CEO的职责。但战略已经到位，我们的重点是加快我们的势头。我们将继续进行一些收购，并进入CFD等新领域。我们一直在寻找合适的收购机会，以推进我们的战略。我们已经准备好了一切，只需要继续努力，从现在开始加速采用。如果再发生一些并购，那就太好了。与此同时，我们继续在研发方面投入约40%的收入，我对不同团队的优势感到非常满意。

SE:这个数字对大多数公司来说都是惊人的。他们只会看着然后说，‘你一定是在开玩笑。’

Devgan是的，我们已经成功地做了10年了。我们在研发方面的投资最高，非公认会计准则运营利润率约为37%。我们是一家工程驱动型公司，80%到90%的员工是工程师。他们要么是研发人员，要么是应用工程师(AEs)。不久前，我们的利润率是26%或27%，由于我们非常严格的执行，利润率已经上升到37%。我们仍然可以继续扩大利润率。当我们在研发上投入40%的资金时，我们有一个投资池，每年我们都把这些钱投资在一些可以推动未来增长的新项目上。做出正确的选择非常重要。我们四个业务集团的总经理都有技术背景，这是避免迷失方向的必要条件。我们希望确保我们的高级领导人才始终了解行业正在发生的事情，我们一直与客户直接对话。 We need to enable and empower people who are engineers and technical, but who still talk to customers and who have good communication skills. If you just have customer skills and don’t know what to do from a technology standpoint, it can be problematic. In our case, 40% of revenue has to be used properly. Otherwise, it doesn’t generate future growth.

SE:每家公司的投资回报时间都比预期要长，对吧?

Devgan:是的，我们很有耐心，因为短期内没有财务压力。在财务方面，我们运营良好，收入不错，研发管理也很好。如果需要一年、三年或五年的时间，我们会进行相应的调整。当我们投资的时候，我们一开始投资很小，然后测试我们的论点。我们正在投资量子技术。它会起飞吗?我不知道。但我们可以有耐心，因为我们有可评级的EDA业务模式，而这一核心业务是强大的。关键的一点是人才。最后，一切都是软件，这是由非常能干的人驱动的。 We also have to keep encouraging more people to join the EDA industry. We’ve started all these university programs to hire fresh talent, and we’ve set up chairs at universities like MIT, CMU, Berkeley, and Stanford.

SE:现在正在开发自己芯片的系统公司是否使用商业EDA工具?还是像IBM、德州仪器和英特尔那样自己开发?

Devgan:随着时间的推移，客户使用内部开发的工具已经减少了。一些新的超规模计算器正在进行一些开发，但其中很多都是建立在商业工具之上的。有时客户会做他们自己的楼层规划工具或类似的东西，这是特定于设计的，但总体趋势是更多地转向商业工具。