Cadence以代理式AI重構(gòu)芯片設(shè)計(jì)范式 數(shù)字孿生突破萬(wàn)億晶體管仿真瓶頸
在數(shù)字化浪潮與人工智能（AI）技術(shù)深度融合的背景下，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)正面臨前所未有的變革機(jī)遇與挑戰(zhàn)。近日，CadenceLIVE China 2025中國(guó)用戶(hù)大會(huì)在上海召開(kāi)，Cadence 高級(jí)副總裁兼系統(tǒng)驗(yàn)證事業(yè)部總經(jīng)理 Paul Cunningham 博士在主峰會(huì)上發(fā)表題為《運(yùn)用代理式AI應(yīng)對(duì)智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)》的演講，深入剖析了AI技術(shù)對(duì)芯片設(shè)計(jì)的顛覆性影響，并展示了Cadence在EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）與AI交叉領(lǐng)域的創(chuàng)新實(shí)踐。
Cadence高級(jí)副總裁兼系統(tǒng)驗(yàn)證事業(yè)部總經(jīng)理 Paul Cunningham 博士
AI需求爆發(fā)與芯片設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
Paul Cunningham博士指出，數(shù)據(jù)中心AI計(jì)算與邊緣計(jì)算的蓬勃發(fā)展正推動(dòng)計(jì)算芯片需求激增。據(jù)IDC預(yù)測(cè)，到2030年全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模將突破1.2萬(wàn)億美元，主要增長(zhǎng)動(dòng)力來(lái)自AI在基礎(chǔ)設(shè)施、大數(shù)據(jù)、智能體（汽車(chē)、無(wú)人機(jī)、機(jī)器人）及虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。然而，這一增長(zhǎng)背后是芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度的指數(shù)級(jí)攀升——當(dāng)前最前沿的AI芯片已集成超2000億個(gè)晶體管，預(yù)計(jì)2030年將出現(xiàn)萬(wàn)億晶體管芯片，這對(duì)先進(jìn)制程（如FinFET）的功耗、熱管理及電磁兼容性提出嚴(yán)苛挑戰(zhàn)。
與此同時(shí)，系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)正從單一芯片優(yōu)化轉(zhuǎn)向異構(gòu)集成，3D-IC、Chiplet及2.5D/3D封裝技術(shù)成為提升性能的核心路徑。Paul Cunningham強(qiáng)調(diào)：“芯片設(shè)計(jì)需超越晶體管層面，關(guān)注其與先進(jìn)封裝、PCB板及系統(tǒng)的協(xié)同仿真與優(yōu)化?！?/p>
數(shù)字孿生：突破物理世界仿真瓶頸
面對(duì)單芯片性能逼近物理極限的現(xiàn)狀，Cadence提出通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)重塑系統(tǒng)設(shè)計(jì)范式。Paul Cunningham博士對(duì)比了半導(dǎo)體與其他領(lǐng)域的仿真覆蓋率差異：半導(dǎo)體制造前仿真覆蓋率達(dá)99%，而機(jī)器人、無(wú)人機(jī)等系統(tǒng)領(lǐng)域僅20%，藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域更低，導(dǎo)致新藥研發(fā)成本高達(dá)百億美元。他指出：“將設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)擴(kuò)展至醫(yī)藥、化學(xué)、材料學(xué)等領(lǐng)域，潛力巨大。”
Cadence通過(guò)收購(gòu)布局?jǐn)?shù)字孿生技術(shù)：
· 物理孿生：收購(gòu)Beta CAE Systems，利用CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）與CAE（計(jì)算機(jī)輔助工程）技術(shù)創(chuàng)建高保真物理模型，典型應(yīng)用如汽車(chē)碰撞測(cè)試。其硬件支持Millennium M2000超級(jí)計(jì)算機(jī)（基于NVIDIA Blackwell架構(gòu)），可高效完成IR Drop壓降分析、SPICE仿真等復(fù)雜計(jì)算。
· 功能孿生：收購(gòu)VLAB Works，通過(guò)虛擬平臺(tái)模擬汽車(chē)功能，加速軟件定義車(chē)輛（SDV）開(kāi)發(fā)。Palladium Z3和Protium X3工具提供高性能仿真與原型設(shè)計(jì)，支持芯片與軟件協(xié)同驗(yàn)證。
· 仿生計(jì)算生物學(xué)：收購(gòu)OpenEye（全球前20大制藥公司中有19家的合作伙伴），探索AI在藥物研發(fā)中的應(yīng)用，或?qū)⒊蔀殚L(zhǎng)期增長(zhǎng)引擎。
從工具到平臺(tái)：全面擁抱AI
Cadence在數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域處于行業(yè)領(lǐng)先地位，其解決方案覆蓋數(shù)字設(shè)計(jì)、模擬/定制、3D-IC/PCB及多物理場(chǎng)分析。針對(duì)AI芯片設(shè)計(jì)，Cadence提供高帶寬內(nèi)存（HBM）、LPDDR及PCIe 7.0等高速接口IP，適配TSMC N2P、Intel 18A等先進(jìn)制程。其3D-IC解決方案可在一夜間完成復(fù)雜2.5D封裝設(shè)計(jì)的功耗仿真，較傳統(tǒng)方法效率提升數(shù)十倍。
在AI驅(qū)動(dòng)工具方面，Cadence推出Cadence Cerebrus、Virtuoso Studio及Verisium AI Studio，實(shí)現(xiàn)從數(shù)字設(shè)計(jì)到系統(tǒng)驗(yàn)證的全流程自動(dòng)化。Paul Cunningham博士透露，代理式AI在EDA領(lǐng)域的落地分為五級(jí)：L1為優(yōu)化式AI（如布局布線自動(dòng)化），L5則為全自主設(shè)計(jì)。Cadence的JedAI平臺(tái)已達(dá)到L5水平，支持多云環(huán)境、工具整合及LLM API對(duì)接，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)到驗(yàn)證的全流程自動(dòng)化。
代理式AI：重塑芯片設(shè)計(jì)生產(chǎn)力
當(dāng)前，超50%的先進(jìn)芯片采用AI驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，Cadence預(yù)計(jì)這一比例將在EDA公司產(chǎn)品組合完善后突破80%。公司計(jì)劃到2025年底，使設(shè)計(jì)工程師可通過(guò)產(chǎn)品頁(yè)面直接與工具交互，獲取文檔與專(zhuān)業(yè)知識(shí)。更宏大的愿景是構(gòu)建IC設(shè)計(jì)公司的AI Agent，通過(guò)提示完成網(wǎng)表生成、時(shí)序收斂及DRC檢查等全流程設(shè)計(jì)。Paul Cunningham博士總結(jié)：“我們正處在AI驅(qū)動(dòng)芯片設(shè)計(jì)的歷史拐點(diǎn)，代理式AI將顯著縮短設(shè)計(jì)周期，推動(dòng)行業(yè)進(jìn)入生產(chǎn)力躍升時(shí)代?！?/p>
結(jié)語(yǔ)
從數(shù)字孿生突破仿真邊界，到代理式AI實(shí)現(xiàn)全流程自動(dòng)化，Cadence正以技術(shù)創(chuàng)新回應(yīng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)效率與性能的雙重訴求。隨著AI賦能的芯片數(shù)量持續(xù)攀升，一場(chǎng)由技術(shù)驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)業(yè)革命已拉開(kāi)帷幕。
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