全球半导体产业朝向两大方向前进，其一为依循摩尔定律 2D 先进制程持续微缩，如台积电 5 奈米制程量产在即，3 奈米甚至 2 奈米、1 奈米也都在龙头大厂战略之中。另一方面，半导体业界坦言，随着摩尔定律势必面临物理极限，以先进封装如 2.5D、三维单晶堆叠 (3D monolithic stacking) 技术“替摩尔定律延寿”，成为一线半导体业者如台积电、三星、英特尔 (Intel) 等巨人致力发展的重点。
以异质整合为依归，把不同晶圆制程节点的多种芯片整合于同一封装之中，将成为未来 5G、AI、高效运算 (HPC) 芯片重要趋势，囊括 PCB、封装、IC，以及多种物理特性“系统级分析”的 EDA 工具自然成为关键。
电、磁、光、力、热偕同发展，Cadence 系统分析成明确主轴
诚如 EDA Tool 龙头益华电脑 (Cadence) 系统分析事业单位总经理 Ben Gu 提出，Cadence 过去几年之中一直寻找新的成长方向，2018 年 5 月成立的多物理场 (Multi-physics) 新事业部，将是从以往的逻辑、类比部门模拟软件基础上，再锁定电、磁、光、力、热的五大方向，建立扎实的研发团队。 Ben Gu 指出，全球半导体大厂希望在 EDA 部分，能有一个完整环境协助业者分析、设计，3D IC 无疑是未来趋势。随着如台积电、英特尔等业者提出的小芯片 (Chiplet) 等异质整合策略，一个封装中将有多个 Die，这将需要系统级的完整分析与 3D 模拟，避免将整体系统分割成不同区块造成不够精确的问题。
Ben Gu 强调，EDA 是整个半导体产业发展助力，摩尔定律持续发展，但估计到了 2 奈米、1 奈米之后，速度恐怕会趋缓，而 Cadence 看到的是“超越摩尔定律”的新趋势。也因此，芯片封装、PCB、设计，一直到系统分析的 EDA Tool，都会越来越具关键性。就以 5G 毫米波 (mmWave) 高频段芯片设计为例，毫米波讯号本就不易侦测，传统 2D 模拟的精准度流失非常快，需要高精确度的 3D 电磁模拟分析辅助，加速客户量产导入商品的时间，基于上述的需求，在 5G 手机用系统单芯片 (SoC) 发展非常积极的 IC 设计公司一直在寻找革命性的 EDA Tool，Cadence Clarity 的推出，正好符合他们的需求。 传统的 EDA Tool 是 Cadence 的坚实基础，我们更希望把这些在辅助 SoC 设计的经验、模拟数据扩展到新的系统分析领域，更进一步到机器学习阶段，帮助客户解决系统模拟的痛点，也因此，Cadence 可以进一步掌握到系统厂客户。 据了解，Cadence 目前已经与大陆一线 NB 系统大厂合作，国际客户包括 Socionext 等，在测试领域，美系测试设备龙头泰瑞达 (Teradyne) 更是公开了与 Cadence 的合作实例。
5G、AI、HPC 世代 加速客户产品上市时间成竞争关键
过去 1 年半以来，Cadence 致力于提升研发动能，针对系统端应用开发的新方向，目前 Cadence 发表了两大新产品，包括电磁领域的 Clarity 3D 求解器，以及热传学领域的 Celsius。 Clarity 3D 求解器是为 Cadence 首发的 3D 电磁模拟系统分析工具，可与 Cadence 既有的模拟工具 Sigrity 结合，以其 Mesh Technology 与 Matrix Solver 偕同实现平行运算，让模拟时硬件配置与运算成本降低，并且提供云端运算资源辅助，模拟运算速度将可增加 10 倍以上。Clarity 3D 将协助客户解决包括 5G、HPC、AIoT、甚至包括车用电子的电磁挑战，其高精度模型可使用于如讯号完整性 (SI)、电源完整性 (PI)、电磁相容性 (EMC) 等分析。
而随着 2.5/3D IC 晶圆堆叠的先进封装技术成为大型 HPC 芯片重要趋势，散热设计自然是半导体业者所看重的系统分析关键，需考量的系统范围包含 IC 内部奈米/微米尺度，一路延伸至封装，乃至公分等级的 PCB 与机壳的散热模拟，这些以往因尺度差异过大，而传统计算流体力学热传分析工具所难以触及的领域，就是 Cadence 的 Celsius 热传模拟解决方案所要着墨的地方。 不管是半导体或是系统厂，散热问题将是 5G、AI 世代关键，在市场竞争激烈的产业局势下，来自散热设计的挑战将影响产品量产上市时程。随着轻薄短小、高算力、长时待机、高功率密度的需求未曾停歇，热暂态分析必须与传统稳态分析同时布署，这也就是 Cadence 以多物理场技术建构“完整系统分析”，并整合成单一工具的取径。
事实上，散热问题以往一度在芯片设计、封装被忽略，但随着先进封装技术的进展，过去几年来客户的热模拟需求日益提升。同质或异质芯片堆叠在同一封装已经是龙头业者共同看好的方向，包括如台积电的 CoWoS、InFO、更新的 SoIC 制程、英特尔的 Forevos 等，甚至是在基板封装技术深耕的日月光投控等，都持续往系统级封装(SiP)的概念靠拢，热能从芯片、封装、PCB 板散出之后如何进行交换，这些也都是系统问题。
Cadence 携手半导体、系统厂，系统级分析技术后起直追
Cadence 不管是在电磁领域的 Clarity 3D 求解器或是 Celsius 热学求解器，都可以与其既有电源领域的 Voltus IC、PCB/封装用 Sigrity 等技术混搭使用，“电热共同模拟系统分析”将是 Cadence 争取市占率，协助客户发展 5G、AI、车用电子的重点。 据了解，电磁 3D 求解器新产品，已有 5~6 家客户导入，预计 2019 年底客户数量将上看 20 家，更有 50 家潜力客户商谈中，包括了逻辑 IC 设计、内存、系统厂都在列。热模拟新产品，已有 5 家以上客户实际导入，20 多家潜在客户。
随着半导体、系统厂对于“系统分析”工具的渴求，EDA Tool 业者自然也必须从 IC、PCB、封装以及各类基础科学角度出发，以迎接 5G、AIoT、HPC、车用电子等市场主流趋势，Cadence 将持续致力于解决竞争对手无法解决的问题，在模拟成本、效率上，进一步协助客户加速产品上市时间。
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