6G时代来了，我们应该为设计准备什么？

7月22日至23日，为期两天的“电子设计创新大会（EDICON China 2021）”在上海博雅酒店成功举行，本次大会汇聚了业界一众技术专家与企业领袖，与大家共同探讨最前沿的技术与最新行业发展趋势。

作为EDICON China钻石赞助商，Cadence受邀参加本次会议，并带来了3场技术演讲。其中，Cadence公司副总裁兼系统仿真事业部总经理顾鑫（Ben Gu）先生在7月22日上午的会议中，为我们带来了题为“5G/6G系统设计与分析”的重磅演说，在演说中，Ben Gu先生为我们分享了如何应对5G/6G设计的复杂挑战。

5G发展提速，6G浮出水面，复杂系统设计面临巨大挑战

5G的到来，从根本颠覆了“通信”这个概念，它加速了现实社会与互联网空间的快速融合，让人机交互进入一个全新的水平，是新一轮科技革命和产业变革的主要驱动力。如今，5G通信正处于加速部署时期，整个电子产业都在全力以赴设计开发满足5G要求的高速度低延迟和大密度的技术设备。Ben Gu先生在演讲中表示：“随着5G技术快速推进，人们的工作和生活方式将会被彻底改变。根据一项调研数据显示，到2035年，5G将在全球创造12.3万亿美元经济产出，并且全球5G价值链将创造3.5万亿美元产出，同时将创造2200万个工作岗位。这些惊人的数字充分证明了5G的价值所在。”

而就在人们都为5G的加速建设感到兴奋的同时，6G也悄然浮出水面。相比5G，6G将为人们带来更极致的体验，它将扩展5G的高速互联、超低延迟和万物互联的技术创新，将5G技术带来的种种可能推向新的高潮。按照目前的技术规划，6G将会实现1Tbs的传输速度，小于10微秒的延迟。这像天方夜谭般的技术指标正在一步步走向现实。据预计，6G技术应该会在2030年左右开始部署，2035年左右实现大规模的商业应用。

然而随着5G/6G技术产生革命性进展，系统设计也发生了前所未有的挑战和变化。Ben Gu表示，为了给用户提供全方位的5G用户体验，系统设计远比以前更加智能和复杂。以5G手机为例，我们不仅需要系统级芯片（SoC）来传输符合5G要求的数据，还需要天线阵列、视频/音频处理、人工智能机器学习等一系列配套的软件和硬件来实现更丰富多彩的功能，可以说5G Enabled电子系统不再是简单的功能系统而是全方位的智能系统。

所谓的智能系统通常由三部分组成，其核心是芯片，它的作用是用来实现超高速的计算数据传输，芯片的处理能力是智能系统性能的核心驱动力。在芯片的上一层面是系统层，它包括了硬件系统设计和安全可靠的软件操作，我们常说的电磁、电热PCB设计等都是由这个层面完成。而决定智能化系统和功能系统最大区别的是智能层，它可以将系统产生的海量数据上传到云端用来进行大数据分析，或者在边缘侧用来实时改进系统的性能。

Cadence智能系统设计策略，助力客户应对复杂挑战

为了帮助客户完成复杂的智能系统设计挑战，Cadence一直在积极寻找应对策略。Cadence的智能系统设计策略由三部分：即卓越设计（Design Excellence）、系统创新（System Innovation）和普适智能（Pervasive Intelligence），这三条策略分别与智能系统的三个层面一一对应。

卓越设计是我们的基础，它涵盖了EDA和IP。该战略可以为客户持续提供芯片设计解决方案，帮助客户设计更复杂的智能芯片；智能系统设计策略的中间一环是系统创新，它可以为客户在系统设计和分析领域提供更好的集成解决方案；智能系统设计策略的最外面一环是AI和AI数据分析，它为客户提供机器学习和人工智能支持。

而将三个策略紧密联系在一起的关键是Cadence的计算软件技术，计算软件技术是Cadence的核心竞争力。一直以来，Cadence在EDA方面积累的计算软件技术完全可以应用到系统设计分析和人工智能方面来帮助客户取得更大的创新。这三大核心领域横跨了很多不同的细分市场，包括汽车、航空、超大规模计算等等。Ben Gu表示：“我们非常激动能有机会为我们客户提供更好的服务和创造更大的价值，这是Cadence一直所追求的。”

多款重磅产品，推进5G应用加速落地

从2018年以来，Cadence做了一系列战略调整来支撑智能系统设计策略，这其中包括面向系统设计、分析与仿真的Clarity全波电磁场仿真工具、Celsius 热求解器和Sigrity X产品的推出，以及几次重大的决策收购，我们希望Cadence完整的设计平台能够帮助大家进一步优化5G系统的性能。在演讲中，Ben Gu向我们分享了Cadence的产品是如何帮助客户实现复杂系统设计并推进5G应用加速落地的。

• AWR Design Platform为射频方案提供最优化的系统性能

首先在RF设计方面，Cadence通过AWR Design Platform的收购、Virtuoso系统设计平台和Allegro的整合，拥有了从芯片、封装到PCB再到Module全方位的设计平台，它可以为客户提升高达5倍的设计效率。不仅如此，设计平台和仿真分析工具的高度集成也为客户设计带来了极大的便利性。用户可以在Virtuoso、Allegro、AWR的设计环境里直接启动Clarity全波电磁场仿真工具、Celsius热求解器、EMX、Sigrity等具备信号完整性电源完整性和热完整性的仿真工具进行Indesign Analysis，并得到实时的仿真结果优化设计。

其中，AWR Design Platform在5G应用中提供了三个主要的产品设计方向：系统、电路设计和电磁场分析。Visual system simulator主要用来解决高层的无线电和雷达设计需求；Microwave office主要针对RF电路设计的需求；Cadence Clarity全波电磁场仿真工具和Celsius热求解器，可以为用户提供集成的仿真解决方案。

• Clarity 3D solver求解器为系统设计和分析提供卓越的性能及容量

在5G系统分析方面，Cadence的Clarity 3D solver（有限元数值方法的三维电磁场求解器）可为电磁仿真提供近似于无限的处理能力，并确保仿真精度达到黄金标准得益于最先进的分布式并行计算技术，Clarity 3D场求解器有效地解决了为芯片、封装、PCB、接插件和电缆设计等复杂的3D结构设计中的电磁（EM）挑战，为任何拥有桌面计算机、高性能计算（HPC）或云计算资源的工程师提供真正的3D分析支持。与友商的三维场求解器相比，Cadence的Clarity 3D solver能够带来性能和容量的大幅度提升。

对于Clarity 3D solver场求解器的特点，Ben Gu将其总结为组网技术、弹性计算架构、大规模并行矩阵求解器以及云优化分布四个方面。正因为有了这些特点，才能使Clarity很容易地部署在云端。不久前，Cadence推出了全新的云端版Clarity 3D Solver场求解器，利用云平台获取计算资源，这种全新方式简单易用、安全且极具成本效益，可大幅提高3D电磁（EM）仿真的效率。

• Sigrity-X，10倍的仿真速度和设计能力

Cadence的另一款重磅产品——Sigrity-X，搭载了全新的用于系统级分析的强大仿真引擎，并采用旗舰Cadence Clarity 3D Solver场求解器创新的大规模分布式架构（Massive distributed architecture），取代了此前的一体化架构（Monolithic architecture），一举将仿真速度和设计容量提升了10倍，在此基础上，Sigrity X还提供全新的用户体验，支持不同分析工作流程间的无缝过渡，进一步缩短复杂系统级SI/PI分析的设置时间。

新一代Sigrity可以与Clarity 3D Solver场求解器同步运行，并与Cadence Allegro PCB Designer设计工具和Allegro Package Designer Plus封装设计工具紧密集成。这一全新特性可以帮助PCB和IC封装设计师将端到端、多重结构和多母板系统（发射机到接收器或电源到功率耗散器）结合，确保SI/PI成功签核。

Cadence的自我转型：从EDA企业向更大规模的系统公司进军

对于未来的公司战略，Ben Gu先生表示，Cadence正在规划从EDA企业向系统级公司转型，并为此做好了充分的准备。最近几年，Cadence一直通过收购的方式扩充自己在系统设计仿真方面的实力。虽然刚刚涉足此领域不久，但公司已经有足够的能力为客户在电、磁、热、力、流等多物理场方面提供全面的系统仿真解决方案，从而进一步为5G部署和6G研发创造更大的价值。在未来，我们也希望通过系统创新，来完成一次属于Cadence的自我转型，大家拭目以待！