回看 2020,相信大家都会有一个共同感受,一切都是不可预测的。在过去一年,我们的旅行计划被取消,离家次数大大减少,大家的生活节奏似乎变慢了,但科技世界并未停下前进的脚步,反而带来了更先进的基础设施与通讯技术,让我们能够更快速地与外界保持联系。

 

2020 年,数字社会全面来临,设备更加智能和互联,安全成为了重要的考虑因素。从芯片到云端,新思科技始终处于创新核心,以技术改变人们的工作和娱乐方式。数字社会万物互联的基础在于对功耗、可靠性、移动性、实时连接和安全性等需求的不断更新。在这些方面,新思科技在 2020 年协助创新者们,持续推进技术革新,造福千家万户。

 

让我们共同回顾在过去一年里,新思科技在“以新一代 EDA 缔造数字社会”愿景下所实现的具有创新意义的里程碑。

 

在 AI 领域的创新

无论是在工作、娱乐、还是旅途中,人工智能(AI)都持续改变着我们处理和体验信息的方式。以客厅里的智能设备为例,我们很容易看到 AI 应用对生活的改变,还有一些应用虽然不是每天都能看到的,但对于提高我们的生活质量却同样重要。

 

其中一个例子就是新思科技的 Simpleware™ AS Ortho,这是一个基于机器学习的 3D 图像处理自动分割模组,在 2020 年 3 月发布了重大技术更新。对于外科医生和工程团队而言,对 MRI 和 CT 扫描的 3D 图像进行分割是一个费时费力的巨大挑战。我们通过在 Simpleware AS Ortho 中运用机器学习和人工智能,可以将临床图像的分割速度平均提高 20 倍到 50 倍,从而让研发人员将更多时间投入到更高价值的任务中。

 

另一方面,AI 也可被用于创建极为重要的芯片设计工具、方法论和流程,以实现医疗、无人驾驶、大数据等方面的创新。这正是我们在 2020 年初发布的 DSO.ai™技术的初衷。

 

DSO 是 "设计空间优化 "的缩写,是整个开发流程中最具挑战性的芯片设计流程之一。

 

DSO.ai™技术可以探索工程师没有时间梳理的设计和芯片技术选择的巨大组合空间,以找到平衡性能、功率和面积(PPA)的最优解。实际上,低功耗设计是 AI 芯片面临的主要挑战,DSO.ai™技术能够很好地协助开发者应对这一挑战。

 


2020 年 10 月,新思科技宣布与 IBM Research 人工智能硬件中心的合作进入新阶段。新思科技的工具和团队将大力协助 IBM 实现到 2029 年将 AI 计算性能提升 1000 倍的宏大愿景。我们的诸多工具在推动 AI 硬件研发进展方面起到了关键作用,尤其是在硅工程、IP、设计与验证三个关键领域,新思科技做出了卓越贡献。

 

推动汽车行业的发展

在数字社会时代,自动驾驶是另一个令人激动的话题。智能汽车对于计算能力和软件内容的需求越来越多,需要数年的开发时间。

 

2020 年 1 月,新思科技加入了刚成立的自动驾驶计算联盟,从而拉开了我们在汽车应用领域的创新序幕。我们与汽车制造商、汽车电子供应商、半导体和计算行业的领先专家合作,协助制定系统架构和计算平台的建议,以应对大规模部署自动驾驶汽车的挑战。我们还推出了全新的集成 DesignWare™ MIPI C-PHY/D-PHY IP,能够在 24Gbps 的运行速度下,实现低于 1.3pJ/bit 的性能,用于针对汽车应用的高分辨率成像和显示 SoC。

 

为适应大数据和自动化等趋势,2020 年汽车行业可以说经历了翻天覆地的变化,鉴于此我们一直在利用 Triple Shift Left 方法学帮助客户将传统的线性汽车开发流程转为并行开发流程。Triple Shift Left 能够将设计团队发现问题的时间提前 18 个月,甚至在硬件设计之前发现问题。

 

说到硬件,当今更智能的汽车依赖于更智能的传感器。雷达、激光雷达、图像、压力和超声波等传感器从车辆内部和周围收集数据后,做出重要的安全决策。

 

5G 之年

虽然移动运营商在 2019 年底就开始部署 5G,但 2020 年我们才真正看到这项技术被广泛采用。5G 提供了即时数据传输的移动优先体验,并成为自动汽车、虚拟现实和智慧城市等主流应用的催化剂。

 


5G 通过引入载波聚合、大规模 MIMO 以及通过毫米波频谱的高级调制和高带宽信道,推动移动应用在连接速度、带宽和数据吞吐量方面的巨大增长。这些进步给基带、基础设施和应用处理器技术带来了更多挑战,也创造了更多对创新半导体 IP 的需求。

 

新思科技的接口、数据转换器、安全和处理器 IP 帮助开发者为 5G 移动构建先进的芯片组和可靠的基础设施,以满足数据安全新标准。

 

HPC 和云计算的需求飙升

虽然高性能计算(HPC)和云计算多年来一直是热门话题,但 2020 年我们看到,COVID-19 疫情的爆发使得我们对这些技术的需求急剧增加。疫情之下,商业、娱乐、游戏和学校的业务开始大规模转向线上。根据 Gartner 的估计,到 2025 年,80%的企业将远离传统的数据中心(现在只有 10%)。

 


根据 2019 年 IBS 全球半导体市场报告,数据中心半导体市场预计将在 2027 年达到 1770 亿美元,而数据流量预计将在 2030 年达到 330 泽字节(zettabytes)。

 

重新架构云数据中心以支持最新的应用程序正在驱动下一代半导体 SoC 设计,这些设计可以支持新的高速协议,并在云上优化数据处理、网络和存储。其中具有代表性的设计创新是 die-to-die 超短距离(XSR)和极短距离(USR)链路,以及高带宽互连(HBI)。集成新的、复杂的 HPC 功能正在将裸片尺寸推向制造工艺的极限。虽然巨大的单片式裸片提供了高性能,但也会推高整体成本。为了克服成本和良品率问题以及扩展性和灵活性问题,开发者正在拆分系统级芯片(SoC),并转向 die-to-die IP,以增强连接性。

 

芯片设计和验证流程的转变

新思科技通过各种方式,将创新注入芯片设计的整个过程。芯片验证对开发者而言是最关键、最具挑战性、也最耗时的任务之一。能否正确完整验证,是满足设计进度和确保获得更高质量结果的关键所在。

 

原型设计是验证过程中的重要组成部分,可以通过多种方式来完成。使用虚拟原型开发半导体 SoC 是独具价值的策略。虚拟原型被用来替代电子硬件,目的是开发在电子系统上执行并实现其预期功能的嵌入式软件。这种方法逐渐开始应用于移动和消费类 SoC 应用程序以及汽车、网络和无线调制解调器中。

 

传统的原型验证,通常称为基于现场可编程门阵列(FPGA)的原型验证,具有很多优势,包括高效的调试生产力、最高的验证性能、模块化和可扩展性。传统原型验证与虚拟原型验证结合使用,可以减少开发时间,并进一步提高生产率。

 


在高性能计算、数据中心、自动驾驶、交通和工业物联网等领域,质量、安全性和可靠性越来越受到人们的关注,监控并解决这些问题需要企业花费数十亿美元的成本。2020 年 10 月,新思科技推出了业界首个硅生命周期管理(SLM)平台。作为全新的综合概念,SLM 平台形成了芯片循环闭环,以优化硅生命周期的所有阶段,帮助企业解决上述问题。

 

SLM 平台有助于提升 SoC 团队及其客户洞察问题的能力,以优化设备和系统生命周期各阶段的运营。

 

同时,SLM 平台通过收集、整合、分析片上监视器和传感器数据,创建统一的数据实时高效管理平台,将芯片设计、生产到最终用户的体验数字化,对于下一代芯片的定义与开发也有着巨大的帮助。这是 EDA 实现智能化,助力 IC 设计数字化发展的里程碑进步。

 

光子技术正在推动数据通信、传感和成像领域的创新。随着对光速、节能通信需求的增加,集成光子技术成为关键要素。2020 年 9 月,我们推出了业内首个电子和光子统一设计平台 OptoCompiler,该平台将成熟的专用光子技术与新思科技的电子设计工具相结合,让开发者能够快速、准确地完成并验证光子 IC 设计。

 

安全左移

在卫星、飞机和导航系统中用到的软件和半导体需要最高的安全性。由于对安全性需求的不断增加,基于风险的 DevSecOps 方法学应用而生,它能够增加安全活动、提升深度并改进测试架构。DevSecOps 方法学提倡从被动的安全方法“左移”至主动的安全方法并应用自主测试,如此一来开发者就可以在正确的时间、正确的位置整合安全性。这种方法需要贯穿软件开发生命周期(SDLC),从而与不断提升的软件开发速度保持一致。Gartner 的数据显示,到 2021 年,80%的快速开发团队将采用 DevSecOps。

 


需要考虑安全性的不只是软件,硬件安全也越来越重要。以往,芯片设计的关注点往往在于性能和成本,未来安全性将被提升至芯片设计全流程的显著位置。新思科技所开发的 DesignWare IP 和具有“安全意识”的 EDA 工具有望提升芯片从体系结构到安全强化产品的开发周期,将上市时间从一年缩短到一周。