Cadence 致力建構更完整、智慧化的多物理系統分析產品陣容
電子設計自動化（EDA）工具供應商益華電腦（Cadence Design System）年度使用者大會 Cadence Live 在 8 月底於竹北盛大舉行，Cadence 台灣區總經理宋栢安在開場致詞中表示，從生命科學、自動駕駛、機器人、5G/6G 高速無線通訊與衛星通訊、高性能運算到量子電腦，以往只在科幻小說中出現、曾經我們以為不可能的事物，如今已經在現實生活成為可能，甚至已經邁入商業化量產；這一切都是由日新月異的半導體科技所促成，EDA 工具則是其中關鍵。因此，EDA 中的「E」如今還具備「Essential」的意義，扮演實現各種複雜設計不可或缺的助力。
Cadence 資深副總裁暨數位與簽核事業群總經理滕晉慶（Chin-Chi Teng）進一步指出，該公司以三個同心圓來看待整個世界，核心是晶片、中間是系統，最外圈則是數據；該公司過去 35 年來建立的優勢，就是能橫跨這三個同心圓的運算軟體（Computational Software）── 即 EDA 工具。他解釋，運算軟體就是電腦科學（computer science）加上數學，將之用在晶片設計，就是 EDA 與 IP，在系統圈則是支援市場需求越來越大的系統設計與模擬分析，「如果把運算軟體用在數據上，就是人工智慧。」
Cadence 多物理系統分析事業群研發副總裁顧鑫（Ben Gu）則表示，在 2018、19 年，公司訂定了「智慧系統設計」（Intelligent System Design）的大策略方向，積極從一家傳統的 EDA 公司，轉型為技術陣容更廣泛、能為客戶創造更大價值的系統設計自動化（SDA）解決方案供應商。著眼於 3D IC、5G/6G 高速通訊、新一代智慧化/電氣化車輛，以及從資料中心到小型系統的節能設計等應用，對散熱管理、降低電磁干擾效應等方面多物理模擬分析的需求越來越高，透過自主研發創新與一系列的戰略性收購，經過三、四年努力，Cadence 目前已經擁有非常具競爭力的多物理模擬工具產品組合。
從 2019 年發表的 Clarity 3D 求解器、Celsius 熱求解器兩款產品開始，Cadence 在 2021 與 2022 年進行了一系列對擁有獨特、創新技術公司的收購，做了非常多的整合，如今在智慧系統設計的三個同心圓都有非常完整的產品線。在晶片方面有 Voltus、EMX 與 Sigrity，在系統有 Clarity、Celsius、Fidelity 與 Future Facilities，在人工智慧則有去年新推出的 Optimality 平台。
顧鑫指出，Cadence 在多物理分析產品中最早推出的 Clarity，是第一款真正意義上的系統級分析產品，具備黃金標準模擬精度、大規模平行化矩陣運算、革命性的網格（meshing）技術、以及與設計平台高度整合的優勢，迄今已協助包含前 20 大半導體業者在內的超過 500 位客戶，為他們克服了 3D IC 等複雜設計帶來的挑戰。四年來，Clarity 持續改善核心演算法，包括新增加了支援分層（layered）結構的 LMesh 與任意（arbitrary）結構的 XMesh，也與 Cadence 的雲端與 AI 技術有所結合。
▲Cadence MSA Product Porfolio （Source：Cadence）
Celsius 則被視為唯一專門為 IC 工程師打造的熱求解器方案，將固體結構的有限元素分析（FEA）與運算流體力學（CFD）兩種分析能力結合為單一工具，實現了高性能與高容量，讓設計者能在設計流程中及早分析熱問題，迄今獲得了 200 家以上的客戶採用。而 Cadence 在去年 10 月完成收購了來自英國的 Future Facilities，將該團隊的電、熱模擬數位孿生技術，能與 Celsius 搭配，提高小至晶片、大至資料中心與建築物的電源與散熱效率。
在 Sigrity 訊號/電源完整性（SI/PI）模擬工具方面，Cadence 除了將持續改善核心演算法提升效率與精度，也將讓該工具與設計流程有更好的結合，強化其 In-Design Analysis（IDA）方面的性能。2021 年發表的 Sigrity 新版本 Sigrity X，能與 Clarity 搭配並與 Allegro 有更緊密結合，讓印刷電路板（PCB）與 IC 封裝工程師可合併端對端、多結構、多板系統（從傳送端到接收端，或供電端和受電端）設計，提高 SI/PI 簽核效率。
在 CFD 模擬方面，顧鑫重申 Cadence 進入此領域的心路歷程，除了看好其估計達 16 億美元規模、遠超過任何一個 EDA 細分市場的龐大市場潛力，也對於 CFD 結合 Cadence 運算軟體技術，能進軍包括資料中心、飛機、車輛甚至醫院建築等各種有趣設計領域的前景信心十足。透過收購整併， Cadence 在 2022 年推出 Fidelity CFD 軟體平台，並與一級方程式（F1）賽車麥拉倫車隊（McLaren Racing）成為合作緊密的技術夥伴，車隊利用 Fidelity 改善車輛的動力系統設計，也讓成績有所提升。Cadence 近期也與 Nvidia 宣佈了合作成果，利用 Fidelity CFD 讓後者最新的 A100 GPU 實現 9 倍的性能提升，以及 17 倍的系統功耗降低。
最後不可不提的是 Optimality。顧鑫表示，模擬工具的終極目標是在加快模擬速度、獲得最佳化模擬結果之餘，也讓整體設計性能有所提升；Optimality 以 AI 實現了人力不可能做到的模擬次數，達到 10倍的生產力提升，最重要的是讓工程師能免除重複性的工作，將更多精力投入到設計領域的探索，最終實現更好的整體設計性能表現。
去年 4 月問世的 Optimality 與 Clarity、Sigrity 已經有緊密的結合，為客戶實現許多成功的設計，接下來將繼續整合 Celsius、Fidelity CFD 等工具，帶來更多價值。顧鑫表示，接下來 Optimality 也將與 Allegro 有更進一步的結合，讓模擬的結果能回到設計工具以改善工作效率；而也有客戶希望 Optimality 引擎除了針對單一設計從頭進行模型訓練，也能藉由累積過往案例的數據來提升智慧，這方面 Cadence 將與客戶有更多相關合作，進一步提升 Optimality 的性能。
（圖片來源：Cadence；資料來源：Cadence）