加速多物理场系统仿真布局，Cadence 的几大“法宝”

在刚刚闭幕不久的 CadenceLIVEChina2023 中国用户大会中，Cadence 全球副总裁、多物理场仿真事业部总经理顾鑫先生为与会来宾带来题为《加速多物理场系统仿真》的精彩演讲，分享公司在多物理场仿真方面的产品布局，并重点介绍了旗下几款明星产品是如何帮助客户高效处理系统设计中因为复杂结构带来的挑战的。

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基于智能系统设计战略

从 EDA 向 SDA 转变

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2018 年 Cadence 推出了智能系统设计战略，旨在运用在 EDA 领域多年积累的数字运算技术来解决系统仿真中存在的新兴挑战，从而帮助客户实现更大的价值。这也意味着公司不再是单一的 EDA 公司，而是把业务扩展到系统设计自动化（SDA）层面。

为了实现了从 EDA 向 SDA 公司的转变，Cadence 近年来不断通过战略收购和自主研发来完善产品线。在 EDA 领域，公司拥有 Voltus、EMX、Sigrity 平台，极大程度缩短系统仿真设计时间；在系统与多物理场分析领域，拥有 Clarity、 Celsius 和 Fidelity 工具，加上去年收购的 Future Facilities 和 Cascade，进一步扩展了 Fidelity CFD 解决方案，且具备构建数据中心数字孪生系统的能力。在人工智能和机器学习方面，公司发布了令人振奋的 Optimality，实现了电子系统的多学科分析和优化。

在演讲中，顾鑫重点为大家介绍了 Clarity、Celsius、Sigrity、CFD 和 Optimality 产品及解决方案，并分享了这些解决方案为客户提供的价值。

Clarity 3D Solver

Clarity 3D Solver 是 Cadence 发布的第一款真正意义上的系统级仿真产品。得益于“黄金精度、大规模并行运算技术、革命性的网格技术以及平台集成”四大特征，Clarity 可以为客户提供近乎无限的求解容量和 10 倍以上的求解速度，从而高效地解决更庞大、更复杂的系统问题。顾鑫表示，目前已经有几百个客户在使用 Clarity 进行设计，它是解决芯片、3D-IC 封装和电路板之间复杂设计挑战的理想方案。

自 Clarity 发布以来，其产品规划不断扩大，相继发布了 FEM Solver、Transient Solver、Clarity Cloud、Optimality Clarity Quasi Static 等多种产品。为了提升Clarity仿真性能，Cadence 研发团队持续改进算法，新增了基于层结构的 LMesh 和任意三维结构的 XMesh 两种方法，这两种技术能够将初始网格处理速度提高 10 倍以上。此外，团队还改善了 adaptive mesh refinement 的算法既保证了仿真结果的精准度又可大幅减少仿真运行时间。

Celsius

Celsius 是一款专为 3D-IC/先进封装设计的热求解器，相比于市场中基于 CFD 做完整流场分析的 thermal solver， Celsius 在不牺牲精度的前提下减少了运行时间。此外，该产品还可以与 Cadence IC、封装和 PCB 设计平台集成，加速并简化设计迭代。并且通过 Celsius 还可帮助电子设计团队在设计早期发现并解决热设计问题，缩短电子系统的开发迭代周期。目前，已经有几百家公司在使用 Celsius 来解决芯片、封装和系统的热挑战的问题。

2022 年 10 月，Cadence 收购了 Future Facilities，增强了Cadence Celsius Thermal Solver的电子热管理解决方案，其创新的计算流体力学（CFD）电子冷却仿真技术，大大提升了高耗能数据中心的性能和冷却效率。Future Facilities 的技术将数据中心生态系统虚拟化，通过创建 3D 数字孪生体，帮助运营商能够在实施之前和运营期间预测、可视化和量化数据中心中任何变化带来的影响，使客户能够通过设施设计和运营效率优化业务目标。

Sigrity

Sigrity 提供准确的 SI/PI 分析，满足高速电子产品紧张的工期要求。顾鑫对于 Sigrity 的应用作出了进一步的介绍，他表示，Sigrity 在全球范围内拥有超过 1000 个客户，是业界认可的 SI/PI 解决方案的 gold-standard，已经被广泛应用于多种场景。对于 Sigrity 的研发，近两年公司的一大重要方向是 Allegro 和 IDA（In-design analysis），它允许工程师不离开设计软件就可以得到仿真结果，这极大提高了生产效率。除此之外，Sigrity 不仅可以和 Cadence IP Group 协作，还可以用于 PCle Gen7、UCle 和其它的设计和签核解决方案中。

对于 3D-IC、先进封装的趋势，Cadence 的 Sigrity 团队开发了一款新的工具 APX，该产品基于 Sigrity 现有的技术做了创新，是首个用于高级 IC 封装的全波解决方案，可以帮助解决先进封装中的模型提取问题。

Fidelity CFD

Fidelity CFD 软件平台为多物理场仿真的性能和准确度开创了新时代，可助力 CFD 工程师大幅度提升工作流程的效率，更好地仿真多物理场的系统性能。2022 年，Cadence 和 McLaren F1 车队签订了紧密的技术合作伙伴协议。顾鑫在现场和大家分享了合作的一些细节，他表示 McLaren 利用 Fidelity CFD 来帮助他们改进汽车的设计，实现更好的性能。在过去的几个月，McLaren 的成绩稳步提高，这跟 Fidelity 的贡献密不可分。

在 McLaren 之外，Cadence 也和 NVIDIA 建立了紧密的合作关系，NVIDIA 的工程师将 Fidelity 应用到 NVIDIA 最新的 GPUA100 上，实现了 9 倍的性能提升的同时可降低 17 倍的能耗。

Optimality

任何时候，客户的最终目标都是实现更好的设计而不是快速的仿真。在这种背景下，Cadence 将人工智能和机器学习引入 EDA 工具中，推出了具有一款革命性的工具——Optimality，其采用了突破性的算法，对设计流程进行优化，大大节省了设计人员的工作量。Optimality 利用类似于 Cadence Cerebrus 中使用的机器学习算法来实现 AI 的优化，帮助客户实现了超过 10 倍甚至是 20 倍的性能改进。

Cadence 基于卓越设计、系统创新和普适智能的智能系统设计策略，致力于为业界提供一流的技术引擎，帮助广大客户在实现最佳 PPA 的同时，简化设计流程、提升设计效率。未来 Cadence 还会跟业内伙伴一起进行更多的创新，为行业创造更大的价值。