万物智能化：软件对芯片产业的重塑

新思科技（Synopsys）作为世界前20大软件公司，其在产业链中的位置却主要定位在硬件之前，因此，谈及在万物互联时代中软件与硬件的关系和未来，新思科技董事长兼联席CEO Aart de Geus博士所处的视角就会变得特别有意思。近日，笔者借Aart de Geus博士在清华大学发表了“Silicon to software”的演讲之际，就软件与硬件的未来与其进行了深入的交流。

在演讲中，Aart de Geus博士回顾了半导体产业近年来的发展历史，并对摩尔定律的变化与扩展与现场同学进行了深入交流。特别的，他总结了半导体市场过去及未来的变革，即从以PC产业为主驱动到现在以移动设备为主要驱动力再到未来的物联网驱动的半导体产业的变化。在这个过程中，从IoT到万物智能将会重新定义半导体产业中软件与硬件的角色关系，比如从传感器到芯片，再由软件及人工智能最后实现的物联网应用这样一个技术链条中，软件将变成芯片开发的主要推动力，影响着芯片的性能、功耗和成本。

FINFET的广泛应用，让摩尔定律并没有提早被终结，在这个过程中，EDA已经成为遵循摩尔定律继续前进的一部分。系统级设计、SoC设计以及3D IC等概念代表着IC设计中的集成化趋势，随着制造工艺节点的向前推进，EDA厂商面临来自两方面的机遇和挑战，一方面是芯片厂商大规模复杂集成电路的设计、验证需求，另一方面是工艺厂商更低尺寸工艺节点的设计需求。新思科技的任务就是为复杂的芯片设计提供支持，以简化其设计成本及时间。

对于前者，Aart表示设计通常为自下而上，从IP复用、纠错和原型设计、系统级复杂芯片到最后的系统设计，而工具则是自上而下的，从选择的工艺制程，设计中遵循的PPAY原则（即高性能、低功耗、小尺寸和高良率），规模化的复杂度，以至深入到硅。借助这些工具，半导体芯片商在设计过程所面对的问题趋于简化，而测试和验证部分则经常会占据芯片开发半数以上的工作量。在验证部分，Aart de Geus博士认为，随着系统级设计和硬件验证的复杂度与日俱增，以及随着物联网应用的不断推进，系统级产品的复杂度也在提升，多操作系统、多软件环境并存的现象将越来越普遍，这时，如何保证软件环境和代码的正确和安全将对整个系统的稳定运行发挥越来越重要的作用，Synopsys从中看到的是软件验证产品的机会，并且进行了有效的收购和针对性研发。

物联网作为演讲中最重点的应用，Aart de Geus博士认为，人人对它都有不同的定义与期待；而在它的不同层面中，最受欢迎的部分是与日常现实生活密切相关的各种装置，传感器与无线连接的配合让物联网变得越来越有趣，对新思科技而言，物联网带来的机遇并不仅仅存在于更复杂的芯片设计中，同样存在于更多的软件及智能化设备的广袤应用空间中。新思科技也已经瞄准EDA之外的市场，希望以软件的经验和对硬件设计的了解，能够帮助更多客户催生出更多具有价值的物联网应用。

安全性一直被视为物联网的关键，新思科技近年来收购多家安全相关的IP企业，就是瞄准这个物联网不可或缺的应用。Aart de Geus博士认为要确保物联网的安全性，会需要硬体与软体都开始采用安全技术；在软体的部分，有许多自动验证方法以及嵌入程式码能确保其安全性，在硬体的部分则可以利用一些加密技术。他认为物联网的安全性是一个不断发展进化的过程，有些方法可能被破解、又接着有新的机制加入…然后一步步透过这些经验让整体物联网的安全性更周密；这恐怕不是在短时间之内可以达成的，因为总是会有更聪明的‘骇客’出现。

另一方面，IP授权成为新思科技的新业务增长，虽然Aart de Geus博士介绍这部分业务只占公司5%左右的营收，但近3年Synopsys的IP授权业务一直保持年均20~30%的复合增长，使得该业务成为未来公司的潜在增长重点。嵌入式系统设计的趋势让Synopsys看到更多IP授权的空间，比如收购了ARC处理器尤其适用于嵌入式SoC设计的特点。