萬物智能化：軟件對(duì)芯片產(chǎn)業(yè)的重塑

新思科技（Synopsys）作為世界前20大軟件公司，其在產(chǎn)業(yè)鏈中的位置卻主要定位在硬件之前，因此，談及在萬物互聯(lián)時(shí)代中軟件與硬件的關(guān)系和未來，新思科技董事長(zhǎng)兼聯(lián)席CEO Aart de Geus博士所處的視角就會(huì)變得特別有意思。近日，筆者借Aart de Geus博士在清華大學(xué)發(fā)表了“Silicon to software”的演講之際，就軟件與硬件的未來與其進(jìn)行了深入的交流。

在演講中，Aart de Geus博士回顧了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)近年來的發(fā)展歷史，并對(duì)摩爾定律的變化與擴(kuò)展與現(xiàn)場(chǎng)同學(xué)進(jìn)行了深入交流。特別的，他總結(jié)了半導(dǎo)體市場(chǎng)過去及未來的變革，即從以PC產(chǎn)業(yè)為主驅(qū)動(dòng)到現(xiàn)在以移動(dòng)設(shè)備為主要驅(qū)動(dòng)力再到未來的物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的變化。在這個(gè)過程中，從IoT到萬物智能將會(huì)重新定義半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中軟件與硬件的角色關(guān)系，比如從傳感器到芯片，再由軟件及人工智能最后實(shí)現(xiàn)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用這樣一個(gè)技術(shù)鏈條中，軟件將變成芯片開發(fā)的主要推動(dòng)力，影響著芯片的性能、功耗和成本。

FINFET的廣泛應(yīng)用，讓摩爾定律并沒有提早被終結(jié)，在這個(gè)過程中，EDA已經(jīng)成為遵循摩爾定律繼續(xù)前進(jìn)的一部分。系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)、SoC設(shè)計(jì)以及3D IC等概念代表著IC設(shè)計(jì)中的集成化趨勢(shì)，隨著制造工藝節(jié)點(diǎn)的向前推進(jìn)，EDA廠商面臨來自兩方面的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，一方面是芯片廠商大規(guī)模復(fù)雜集成電路的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證需求，另一方面是工藝廠商更低尺寸工藝節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)需求。新思科技的任務(wù)就是為復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)提供支持，以簡(jiǎn)化其設(shè)計(jì)成本及時(shí)間。

對(duì)于前者，Aart表示設(shè)計(jì)通常為自下而上，從IP復(fù)用、糾錯(cuò)和原型設(shè)計(jì)、系統(tǒng)級(jí)復(fù)雜芯片到最后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而工具則是自上而下的，從選擇的工藝制程，設(shè)計(jì)中遵循的PPAY原則（即高性能、低功耗、小尺寸和高良率），規(guī)?；膹?fù)雜度，以至深入到硅。借助這些工具，半導(dǎo)體芯片商在設(shè)計(jì)過程所面對(duì)的問題趨于簡(jiǎn)化，而測(cè)試和驗(yàn)證部分則經(jīng)常會(huì)占據(jù)芯片開發(fā)半數(shù)以上的工作量。在驗(yàn)證部分，Aart de Geus博士認(rèn)為，隨著系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和硬件驗(yàn)證的復(fù)雜度與日俱增，以及隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷推進(jìn)，系統(tǒng)級(jí)產(chǎn)品的復(fù)雜度也在提升，多操作系統(tǒng)、多軟件環(huán)境并存的現(xiàn)象將越來越普遍，這時(shí)，如何保證軟件環(huán)境和代碼的正確和安全將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮越來越重要的作用，Synopsys從中看到的是軟件驗(yàn)證產(chǎn)品的機(jī)會(huì)，并且進(jìn)行了有效的收購(gòu)和針對(duì)性研發(fā)。

物聯(lián)網(wǎng)作為演講中最重點(diǎn)的應(yīng)用，Aart de Geus博士認(rèn)為，人人對(duì)它都有不同的定義與期待；而在它的不同層面中，最受歡迎的部分是與日常現(xiàn)實(shí)生活密切相關(guān)的各種裝置，傳感器與無線連接的配合讓物聯(lián)網(wǎng)變得越來越有趣，對(duì)新思科技而言，物聯(lián)網(wǎng)帶來的機(jī)遇并不僅僅存在于更復(fù)雜的芯片設(shè)計(jì)中，同樣存在于更多的軟件及智能化設(shè)備的廣袤應(yīng)用空間中。新思科技也已經(jīng)瞄準(zhǔn)EDA之外的市場(chǎng)，希望以軟件的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)硬件設(shè)計(jì)的了解，能夠幫助更多客戶催生出更多具有價(jià)值的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

安全性一直被視為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵，新思科技近年來收購(gòu)多家安全相關(guān)的IP企業(yè)，就是瞄準(zhǔn)這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的應(yīng)用。Aart de Geus博士認(rèn)為要確保物聯(lián)網(wǎng)的安全性，會(huì)需要硬體與軟體都開始采用安全技術(shù)；在軟體的部分，有許多自動(dòng)驗(yàn)證方法以及嵌入程式碼能確保其安全性，在硬體的部分則可以利用一些加密技術(shù)。他認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)的安全性是一個(gè)不斷發(fā)展進(jìn)化的過程，有些方法可能被破解、又接著有新的機(jī)制加入…然后一步步透過這些經(jīng)驗(yàn)讓整體物聯(lián)網(wǎng)的安全性更周密；這恐怕不是在短時(shí)間之內(nèi)可以達(dá)成的，因?yàn)榭偸菚?huì)有更聰明的‘駭客’出現(xiàn)。

另一方面，IP授權(quán)成為新思科技的新業(yè)務(wù)增長(zhǎng)，雖然Aart de Geus博士介紹這部分業(yè)務(wù)只占公司5%左右的營(yíng)收，但近3年Synopsys的IP授權(quán)業(yè)務(wù)一直保持年均20~30%的復(fù)合增長(zhǎng)，使得該業(yè)務(wù)成為未來公司的潛在增長(zhǎng)重點(diǎn)。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)讓Synopsys看到更多IP授權(quán)的空間，比如收購(gòu)了ARC處理器尤其適用于嵌入式SoC設(shè)計(jì)的特點(diǎn)。