本文转自财新网
感谢财新网对新思科技的关注
过去60多年来，半导体行业从零走到了2022年产值超5000亿美元的规模，推动了人类社会从工业时代快步走进信息时代。“再过7年，我们将实现另一个五千亿美元，半导体行业正立于实现创新和广阔机遇的核心。”新思科技（Synopsys）总裁Sassine Ghazi在2023新思科技开发者大会上说道。
这家开创了芯片电子设计自动（Electronic design automation，EDA）的公司于1986年在硅谷成立，并于1992年在纳斯达克上市，至今市值已突破800亿美元。随着摩尔定律不断向物理极限逼近，新思科技所代表的底层硬核技术要如何继续推动这一“神话”继续前进呢？
EDA是芯片生产中上游的一环，也贯穿半导体产业链各个环节，撬动了上万亿美元的科技产业，具有“芯片之母”的地位。作为全球第一的EDA解决方案提供商，全球第一的芯片接口IP供应商，也是信息安全与软件质量的全球开拓者，新思科技总能够更敏锐洞察市场的细微变化，更超前地布局技术研发。
当前，数智化转型在千行百业全面展开，半导体总需求量不断扩容；但另一方面，2023年全球半导体行业增速明显放缓，摩尔定律不断逼近物理极限。摩尔定律走到尽头了吗？半导体行业的增长点在哪里？开发者如何抓住“后摩尔时代”的发展机遇？作为半导体行业的基石，新思科技这类全球排名前列的EDA和IP提供商将发挥越来越重要的作用，可以从这些公司的技术布局中，提前探悉未来的方向。
软硬件交叉点，半导体行业的增长爆发点
技术创新的步伐没有放慢，反而在加速。“我不认为摩尔定律到了尽头，我们有很多机会可以沿着摩尔定律的延续进行优化。”Sassine指出，“半导体产业正处于一个对各个领域颠覆和创新至关重要的时刻，在芯片、系统和软件之间的交叉点进行创新，是我们需要特别关注的重大机遇点。”
在软硬件的交叉点进行创新，意味着更多的可能性和行业增长的爆发点。过去，半导体行业遵循着每隔18-24个月实现性能翻倍和成本减半的节奏前进，基于硬件性能来更新软件应用和改善用户体验。
近年来，全球前沿的科技企业开始同时从芯片和软件出发进行协同创新，致力于给用户带来极致体验。本世纪初，以iPhone为代表的智能手机成为一个全新市场，颠覆了原有的手机芯片开发模式。随后是特斯拉开启了电动汽车时代。近年来，在AI、大数据的推动之下，汽车开始向智能化迈进，软件的发展开始被视为产业转型升级的重要驱动力，为用户带来iPhone般的全新人车交互体验。“软件定义汽车（Software Defined Vehicles, SDV）”逐渐成为普遍共识。软件功能将深度参与到汽车的定义、开发等各个过程并持续创造新价值，汽车从高度机电化的终端逐渐转向智能化、可扩展并且可不断升级的移动电子终端。换句话说，未来的汽车，相当于在轮子上架设一个超级计算机。随着全球范围内越来越多的系统级公司，尤其是中国高科技公司都“跨界”加入了造芯行业，给半导体行业打开全新的增长空间和无限想象力。
在软硬件的交叉点进行创新，也意味着需要用全新的视角来看待芯片开发。在新思科技看来，摩尔定律解决了“规模复杂性”的问题，如今市场对于芯片的需求更加多元化，已经从简单考虑功耗、性能等通用功能的提升，变为需要综合考虑应用场景、硬件、软件、算法等要求。
Sassine进一步指出：“半导体行业从规模复杂性向系统复杂性转变，而这两者的交叉点就是‘SysMoore’，即从系统层面开展芯片设计。这意味着芯片开发面临着软件复杂性、系统复杂性、功耗、功能安全和信息安全以及上市时间等五大维度的全新挑战。”
“智能汽车、移动通信与5G、个人电脑与游戏、消费电子以及AI和数据中心这五大领域一直引领着全球科技的创新趋势。”Sassine表示，这些领域也“首当其冲”，需要加速找寻新方法来应对这五大挑战。
新思科技在智能汽车产业的探索可视作一个系统级芯片设计优秀的应用范本。Sassine表示：“这是一个最好的例子，过去5年中，汽车行业在这五个方面都出现了重大的挑战。”这也意味着，汽车行业无论是软件还是硬件，其升级的市场空间都更大。
软硬件协同创新，打造未来汽车核心竞争力
一般来说，传统汽车单车芯片约为300-500个，高等级自动驾驶汽车单车芯片将超过3000个。机构估计，2030年中国汽车智能化渗透率将达70%，中国汽车芯片市场规模将达290亿美元，数量将达每年1000亿-1200亿颗，汽车行业对芯片的需求呈现爆发式的增长态势。
从功能爆发到数量爆发，汽车芯片的创新需要“比快更快”，企业才能抢占市场先机，这对上游的半导体产业链提出了更高的挑战。Sassine以当前系统级创新的热土“软件定义汽车”为例，分享了新思科技如何应对软件复杂性、系统复杂性等五大挑战，以及实现软硬件协同设计的实践。
软件复杂性：电子数字孪生为3亿行代码保驾护航
数据显示，当前一辆现代化的汽车上大概运行着1亿行代码，到2030年将超过3亿行。相比于传统汽车，未来人们使用智能汽车将可以像使用手机一般，通过软件对汽车的各种功能进行智能化管理。如何在硬件上对指数级增长的软件进行建模和验证，将成为一个严峻的挑战。在新思科技看来，答案是数字孪生。
从移动领域开始，新思科技就一直致力于虚拟原型开发，现在正在将这一理念带入汽车、AI和数据中心等更广阔的领域。据Sassine介绍，数字孪生主要作用于在还没有芯片硬件的早期阶段，当硬件到位时，就可以通过硬件和软件的混合来验证软件的功能，进行软硬件的协同开发。
系统复杂性：3DIC缓解性能、功耗、成本难题
软件之外，摩尔定律放缓随之而来的硬件复杂性和成本的可负担性也成为巨大挑战，这两者共同构成了芯片开发的全新难题——系统复杂性。手机、平板等电子产品SoC的单片集成模式，将无法再满足智能汽车高算力和稳定性的需求，类似的挑战也出现在数据中心和高性能服务器领域。
业界普遍认为，多裸晶芯片系统解决方案拥有开发周期短、设计灵活、成本低和良率高等优势，能更好地适应自动驾驶、AI等领域的计算需求。数据显示，到2026年，约20%的芯片系统将采用多裸晶芯片，到2030年，这一比例将上升到40%。
春江水暖鸭先知，新思科技作为这一设计方法学变革的开拓者，已经率先打造3DIC compiler平台，帮助合作伙伴对3D芯片系统进行架构的探索，并结合其Die-to-Die接口IP，如 UCIe 和其他HBM 接口，将这些独立的裸晶更高效地组合到同一个系统中。
功耗：端到端低功耗解决方案全流程减碳
低功耗一直是便携式电子设备的关键要求，近年来，在AI、5G、数据中心、智能汽车等应用快速发展的推动下，对低功耗芯片的需求已经扩散到各行各业的终端产品中。行业普遍意识到，技术创新的边界很大程度上取决于它们的能源利用水平。
从系统层面进行软硬件协同开发，不仅能够加速芯片开发过程，也能够从系统层面优化整车性能和降低能耗。新思科技全新打造了端到端低功耗解决方案，可覆盖架构、RTL、实施到签核的完整流程。最终构建更加稳健的芯片系统，这系列解决方案也同样适用于智能汽车之外的其他行业。
安全：全生命周期管理让芯片更安全“亿点点”
出于人身安全保障的考虑，汽车领域对于芯片可靠性和安全性的要求更高。2022年，即有车企因软件和半导体芯片导致功能安全隐患大规模召回的案例。
▲新思科技芯片生命周期管理平台
以“软件定义汽车”为例，新思科技芯片生命周期管理（Silicon Lifecycle Management，SLM）平台可持续跟踪和测量芯片的性能和功耗，并对故障进行预测性维护。一旦芯片安装到车里，SLM还可以对多系统或多车辆进行应用管理，提高实地车辆安全性和可靠性。随着医疗、安防甚至短视频领域的计算量持续爆发，安全问题已经从硬件扩大到软件，甚至芯片的全生命周期以及整个供应链。
上市时间：AI+EDA让芯片开发效率起飞
一款芯片能否尽早推出产品抢占市场先机，大概率注定了产品的成败。但摆在“抢时间”面前的，除了设计效率，关键的困局是人才。据《中国集成电路产业人才发展报告》，预计2023年中国半导体全行业人才需求将达到76.65万人左右，其中人才缺口达到20万人，且这一缺口预计未来几年还会继续扩大。
半导体行业转把目光看向了AI。从2020年率先推出AI驱动型芯片设计解决方案DSO.ai™（Design Space Optimization AI），到2023年发布业界首个AI驱动型全栈式EDA解决方案Synopsys.ai，新思科技率先布局并不断强化AI+EDA创新解决方案，推动AI+EDA设计新范式。Synopsys.ai覆盖先进数字与模拟芯片的设计、验证、测试和制造环节，开发者在芯片开发的每个阶段（从系统架构到设计和制造）都能够借助AI技术提高PPA和芯片设计生产率。
此外，调用成熟的IP方案，也能进一步提升效率。借助AI驱动的EDA解决方案和拿来即用的IP，可以大幅缩减芯片开发成本和提升效率，这在新思科技几十年的客户研发过程中屡屡得到印证。
绿色技术创新和人才培养双驱动，做长期主义的践行者
智能汽车只是半导体众多产业机遇中的一个。随着医疗、教育、制造业乃至农业等传统产业的数智化不断深入，半导体行业将继续成为数智时代的基座力量，以自身的创新撬动千行百业的巨大变革潜力。
据多家机构预测，未来数年中国都会是全球半导体消费最大的市场。Sassine指出：“中国约占全球半导体芯片消费量的50%，中国的需求和技术创新也持续影响着全球技术发展的风向。”
新思科技在中国市场的技术创新有一个更具体的范畴：低碳化。新思科技全球资深副总裁、新思中国董事长兼总裁葛群指出，要实现碳中和，关键是“电力脱碳”，一方面要改变能源结构，提升清洁能源占比；另一方面要做好重点领域的节能减排。这两方面都需要依靠半导体创新的力量。
事实上，节能提效是半导体行业过去几十年一直在做的事情，也是未来芯片行业可以做出更大贡献的方向：开发出更先进、更节能的芯片，赋能千行百业的产业数字化进程，通过“算力脱碳”助力节能减排；同时，积极参与能源互联网建设，让新能源更好地接入能源系统，从根本上助力实现“电力脱碳”。
技术创新改变现在，人才培养则着眼于未来。二十几年来，新思科技以培养本土人才为己任，通过各类培训、赛事等不遗余力地支持专业人士和高校芯片人才的培养。近年来，新思科技看向了更年轻一代，把芯片知识与初高中学科教育相融合，开始探索青少年芯片人才的培养之路，打造本土化的全梯队科学人才培养体系，为中国半导体产业的更长远发展积蓄力量。
进入中国市场28年以来，新思科技始终秉承长期主义策略，致力于以技术创新和人才培养助力中国科技的高质量发展。如今，新思科技在中国拥有超1800名员工，立足本土市场的需求进行技术、生态模式创新，携手产业上下游推动中国的数智化进程。新思科技2023年三季报显示，20%营收来自中国，同比增长5%。
“创新是引领发展的第一动力”这一准则，在半导体行业永远适用。以新思科技为代表的硬核科技力量，将以底层技术创新的巨大潜力，加速推动人类社会的深远变革。
