西門子數位工業軟體旗下西門子EDA(Siemens EDA)近日舉辦年度IC設計技術論壇Siemens EDA Forum 2024，活動中，西門子EDA Silicon Systems執行長Mike Ellow揭示軟體定義、硬體賦能(Software defined, Silicon enabled)的關鍵趨勢，並說明該公司如何協助半導體業者應對此項產業趨勢。
Ellow表示，進入由軟體扮演差異化關鍵的時代，硬體晶片成為支援上層軟體實現此任務的關鍵。以汽車應用為例，軟體部分的改動可能會影響整個汽車系統的功率需求，導致硬體平台需要改變電池設計，進而影響引擎、煞車系統的設計，甚至是整個車身設計都可能需要隨之調整。因此，硬體和軟體平行開發，是軟體定義趨勢下的設計重點。為此，西門子聚焦「加速系統設計、先進3D IC整合、製造導向的先進製程節點設計」三大方向，協助業者應對「軟體定義、硬體賦能」關鍵趨勢。
圖1 「軟體定義、硬體賦能」示意圖 (圖片來源：西門子)
首先，針對系統設計，西門子Veloce CS解決方案包括協助硬體設計的模擬平台Veloce Strato CS、驗證韌體(FW)/軟體(SW)設計的企業原型驗證平台Veloce Primo CS，以及確保軟體及系統設計的軟體原型驗證平台Veloce proFPGA CS，從硬體到軟體提供驗證方案，以加快系統設計速度。此外，西門子也和業者合作，例如此次活動便展出西門子和AWS及Arm共同推出的汽車系統開發方案，開發者可以透過AWS雲端服務，取得運行於西門子PAVE360數位分身解決方案的Arm技術。
其次，為了滿足創新應用，電晶體將持續縮小，讓設計人員能夠有充足空間完成複雜設計。Ellow指出，先進的異質整合、3D IC、小晶片(Chiplet)是讓硬體平台接近軟體工作負載(Workload)的關鍵技術。有鑑於3D IC除了半導體設計，也將面對多物理挑戰，西門子於6月發表了Calibre 3DThermal產品，旨在應對3D IC的熱相關問題，同時預計於2025年初推出新的產品，幫助解決複雜封裝內部由熱所引起的壓力問題(Thermal-induced Stress)。最後，隨著製程節點演進，EDA工具將繼續扮演重要角色。Ellow表示，西門子EDA工具早已將雲端運算和AI技術融入其中，並致力於持續推動產品的優化。
Ellow也說明，實現「軟體定義、硬體賦能」的過程中，需要最全面的數位分身解決方案。傳統的數位分身主要用於模擬真實產品和製造過程，但隨著數位轉型的推進，業者在開發階段需要優先考慮產品的軟體性能和硬體需求，數位分身的應用角色也因此產生轉變。此外，也能藉由導入矽晶生命週期管理(SLM)的概念，根據資產在運行時的性能表現，進一步改進資產所運行的軟體堆疊。
半導體產業是推動全球變遷的核心，各領域對於以半導體驅動的產品需求正急遽上升，卻同時面臨半導體與系統持續提升的複雜性、成本飛漲和時間壓力，以及人才短缺等多重挑戰。在此趨勢下，Ellow表示，掌握半導體設計的前瞻技術及革新工具，將是企業創新並保持競爭優勢的致勝關鍵。