圖說：Cadence系統驗證事業群資深副總裁暨總經理Paul Cunningham博士
益華電腦Cadence以各種電子設計、模擬、驗證工具及超級電腦，支持全球最先進的AI晶片與系統產品開發。2025年8月下旬，CadenceConnect Taiwan使用者大會分享多項前瞻趨勢，其中，讓「矽代理人」或稱「虛擬工程師」幫忙設計IC，大受矚目！
很快，未來兩、三年！
Cadence系統驗證事業群資深副總裁暨總經理Paul Cunningham博士表示，「我對未來的願景是，你可能不會考慮從Cadence授權工具，而是從Cadence授權虛擬工程師，包括一個虛擬的類比設計師、一個虛擬的數位設計師、一個虛擬的驗證工程師…等。」
也就是說，商業模式即將改變。過去IC設計公司和系統公司，向Cadence購買或授權各種工具，未來，需要設計IC或開發新系統的公司，可以直接從Cadence授權「虛擬工程師」回來幫忙。何時會出現呢？Cunningham博士表示，Cadence為客戶準備的「虛擬工程師」，可望在未來兩、三年內，逐漸實現所有的IC設計工作。
對話式AI：只需聊天就可以
如今AI晶片整合了幾千億個電晶體，未來複雜度將繼續飆高，預估到2030年，單一系統中的電晶體，將突破1兆個。想想看，要把1兆個電晶體，擠進一顆晶片中，整個安排佈局的過程，絕對不是靠著手動，而是採用了抽象化（abstraction）的設計方法。
2022年ChatGPT和大型語言模型推出，為Cadence帶來了另一個巨大機遇。Cunningham博士認為，電腦軟體的介面可以與人互動對話，這代表著「抽象化」將進一步升級。未來設計IC時，不必再記複雜指令，只需「聊天」般，提出要求、給出規範，然後，晶片就可以被設計出來。
走訪世界各地，Cunningham博士發現客戶及合作夥伴，都面臨人力危機。他表示，Cadence給出承諾，也視為義務的是，「未來一個真人，將可擁有10個、甚至100個虛擬工程師為他工作。」
面對AI對工程師職涯的潛在衝擊，Cunningham博士鼓勵工程師「別害怕」。他認為AI不會取代工作，而是改變角色。他說，「你不會因為人工智慧而丟掉工作，你會因為比你更擅長使用人工智慧的人而丟掉工作。」他強調，擁抱AI以提高生產力，才是關鍵。
為此，Cadence正努力建置各種工具的聊天介面，把Cadence所有的內部專家知識、技術文件和培訓素材全部納入，預計2026年初，就能讓Cadence所有工具都能進行聊天，實現完整的自動化流程。Cunningham博士強調，在接下來的12至18個月內，將可看到Cadence推出許多代理工作流程技術，而最終極目標就是推出「矽代理」，可以服務客戶的「虛擬工程師」。
AI浪潮下，電腦晶片驅動一切
AI驅動各種應用，成長動能驚人。市調公司IDC短短一年不到，就大幅調高對2030年全球半導體產業市場規模的預估值，由9,500億美元，調高到1.2兆美元。然而，Cunningham博士強調，這還僅是個開始。
他指出，超強算力的電腦晶片正在為一切事物提供動力。包括無限串連的通訊、雲端與巨量資料、代理AI、汽車自動駕駛、無人機、機器人、擴增與虛擬實境、以及生命科學領域，都將開啟巨大商機。
龐大的市場機會，伴隨著嚴峻的技術挑戰。Cadence對此提出「智慧系統設計」(Intelligent System Design，簡稱 ISD） 策略，暱稱「三層蛋糕」模型，應對產業三大痛點及關鍵挑戰。包括：實現先進節點的設計、多晶片封裝（包括3D-IC堆疊、chiplet小晶片封裝等），以及從晶片到系統級的全流程優化。
智能系統設計：三層蛋糕策略
首先，「三層蛋糕」策略的第一層，Cadence將解決方案的版圖大幅擴展，可以說是管很寬，從半導體晶片延伸至先進封裝、電路板和系統級設計，提供端到端（end-to-end）的解決方案。
「我們不能單單只考慮晶片，」Cunningham博士強調，Cadence的服務擴展到封裝、電路板、系統和機架，為客戶考量到最終在系統和軟體定義的體驗。
Cadence「Integrity 3D-IC平台」涵蓋從晶粒、封裝到物理模擬和電路板的所有環節，整合了Allegro先進封裝、Virtuoso類比設計、以及用於數位實現、功耗和熱分析等工具，2025年底，採用Integrity 3D-IC平台的設計定案，將超過100個。
還有智慧財產權（IP），特別是AI運算中最關鍵的IP，Cadence帶著滿手的工具及IP，一起和技術最先進的晶圓代工廠緊密合作，調整工具、布局繞線、簽核及類比設計，以實現最佳性能。
優化AI、效率爆升
接著，在「三層蛋糕」策略的上下兩層，分別以AI及加速運算，構成強有力的兩翼。先看第二層，Cadence應用AI優化所有的工具。身為電腦科學博士，Cunningham博士深信AI是一種全新的方法，可以解決傳統無法克服的問題。
「Cadence內部使用AI，早在2016年開始，」Cunningham博士說，「使用AI，讓Cadence各項工具與技術方案獲得更好的運行時間、更好的效能/功耗/面積（PPA）表現，以及更好的驗證覆蓋率，概稱為『優化AI』。」
應用AI優化Cadence的產品組合，涵蓋四大核心，包括：數位設計、數位驗證、客製化設計，以及多物理場模擬。如今，在數位設計方面，CEREBRUS大幅提高30倍生產力、實現功耗低10倍、已支援超過1,000 次的設計定案； 在數位驗證，VERISIUM加快10倍除錯速度、實現 20 倍更快的迴歸測試速度，獲得全球前20大半導體公司中的18家採用。
在客製化設計方面，VIRTUOSO STUDIO 專注自動化佈局生成，生產力提高 70%，一舉將設計時間從兩週縮短至 3 天；此外，多物理場模擬的OPTIMALITY實現了性能提升10 倍、PCB布局加快150 倍，PCB繞線加快100倍的成績，顯著提升整體設計週期的效率。
「如果算上伺服器，那麼全球所有Cadence工具，已有超過50%是由AI驅動的。」Cunningham博士強調，「這個比重將在未來兩年內，提高到90%以上。」
圖說：Cadence 優化 AI 產品組合，透過在設計流程的各個關鍵階段導入AI優化技術
超級電腦助攻
「三層蛋糕」策略的第三層，Cadence推出具有強大算力的超級電腦作為底層支撐。傳統 EDA本質上是半導體的「數位孿生」（Digital Twin），Cadence進一步擴展到物理世界，創建「物理孿生」（Physical Twin）和「功能孿生」（Functional Twin），讓電子設計從「模擬、驗證」邁向「預測、最佳化」，可說是Cadence 未來十年技術戰略的核心。
數位孿生（Digital Twin）
「數位孿生」（Digital Twin）用虛擬模型，完整對應實體晶片、模組或系統，呈現其生命週期的數位化表現。整合了設計資料、模擬模型、驗證結果與行為模型，能在虛擬環境中，對實體系統的效能，做出預測。「數位孿生」最大的好處是，可以在晶片尚未製造之前，就能驗證系統效能、工程師可以在虛擬環境中快速嘗試多種架構方案，不必每次都製作實體原型。此外，還可支援異質整合的設計，模擬小晶片（chiplet）間互連、功耗與熱傳的情形。
Cunningham博士指出，半導體是數位孿生應用得最成功的領域。例如，Nvidia在製造擁有2,000億個電晶體的晶片之前，就能透過建模、設計方法、簽核流程、模擬和功能驗證，預先掌握確認晶片將會正常運作。
已經在半導體領域用得爐火純青的「數位孿生」，可望在其他行業，找到大展身手的新機會。「這是一個巨大的機會，」Cunningham博士說，目前在航太業，新飛機只透過電腦模擬完成約20%的設計，包括波音或空巴等航太業者，必須實體建造一架測試機，讓試飛員去飛行，嘗試起飛、降落等不同的條件，以及不同的天氣模式。Cunningham博士認為，透過結合AI和加速運算來增強系統模擬，未來5至10年內，新飛機設計自動化的比重，可望從目前的 20% 提升到 80%。
此外，在生命科學領域，新藥開發耗時且成本高昂。在美國，新藥開發從概念到獲得FDA全面批准進入大眾市場，幾乎需要花費100億美元，且主要依賴真實實驗，目前靠電腦模擬完成設計驗證的比重還不到1%。Cunningham博士認為，透過AI和加速運算，未來將可加速實現精準醫療。
「這是一個願景，但它真的可以實現。」Cunningham博士表示，幾年前Cadence收購了OpenEye公司，現在全球前20大製藥公司中有19家都靠這家公司進行早期藥物探索。儘管目前Cadence生物科學的業務仍小，但他認為這是個極有成長潛力的市場。
物理孿生（Physical Twin）
「物理孿生」（Physical Twin）特別針對製造與物理特性，包括越來越小的奈米級設計、材料特性、電磁與熱效應等，預先建立精確的模型，是數位孿生的物理延伸。「物理孿生」最大價值包括製程與設計協同最佳化（DTCO），在設計前期就評估製程限制、寄生效應、變異影響，特別是產業來到3D IC與先進封裝時，是掌握良率及可靠度的關鍵。物理孿生可以模擬整輛汽車進行碰撞的測試，這對於汽車、航太和生物醫藥等領域的發展，都有很大的空間。
進入物理世界，Cadence與Nvidia合作，進一步製造了一台超級電腦Millennium，用於進行連續性的數值化模擬，包括熱學、電磁學、瞬間電壓降低、流體力學等。Millennium領先市場，這台超級電腦基本上改變了業界的遊戲規則，舉例，過去需要數週甚至數月的熱模擬、IR模擬、流體模擬，Millennium只需幾小時就可完成任務。
例如，法國新創公司，致力於利用「混合動力電飛行技術」的Ascendance，目標是想實現低碳、安靜且高效的區域航行。這家公司就表示，Millennium讓他們在計算流體力學（CFD）時，速度加快了20倍。美國航空新創公司Boom，致力開發名為Overture 的超音速客機，該公司想實現比現有商用飛機快兩倍的飛行速度，在用了Millennium之後，該公司表示，原本要花上一星期計算流體力學（CFD）工作，如今加快到只需要2天。
此外，聯發科肯定Millennium為該公司達成了針對瞬間壓降（dynamic IR）的模擬，達成以前不可能實現的任務，確保晶片性能及可靠性；三星則是肯定Millennium為該公司在散熱分析上，加快了8倍。
圖說：Cadence與Nvidia合作的超級電腦Millennium M2000
功能孿生（Functional Twin）
「功能孿生」（Functional Twin）聚焦在系統層級的功能與行為，看晶片或系統如何執行軟體、如何與環境互動。這是從「電路/製程」走向「軟硬協同」的孿生模型。近年Cadence 在此投入大量AI與系統級模擬技術，特別是Palladium、Protium，深獲矚目。讓人驚豔的是， 「功能孿生」讓硬體在完成前，軟體團隊就可以先在功能孿生的模型上做測試，這樣系統層級的驗證，可說最貼近真實應用情境，同時，也可預先掌握整個AI任務跑起來的功耗及延遲情形。
Cadence的超級電腦Palladium，採用的是自家設計的矽晶片。Cunningham 博士的團隊有一組人，使用Cadence的所有工具，以5奈米的先進技術，推出Palladium的高速運算晶片，整合了超過1,000億個電晶體，「我們可以在一個機架中放置144部Palladium超級電腦，並同時連接16個機架。」據了解，Nvidia就是這樣模擬新一代GPU，怪不得連執行長黃仁勳都公開說，「如果沒有Palladium，Nvidia將不復存在」。
簡單說，Palladium超級電腦是硬體模擬器 (hardware emulator），是一套模擬驗證系統，在晶片完成設計、還沒送往晶圓廠製造之前，就能以接近真實硬體的方式，進行功能驗證與系統層級測試。同時，Protium是基於AMD現成FPGA的原型平台，主要提供一個預矽（pre-silicon）的實體平台，可讓開發者進行高速的軟體開發與系統驗證。如今，Palladium Z3搭配Protium X3，共構成功能孿生（Functional Twin）加速運算平台，普獲業界肯定。
圖說：Cadence的Palladium Z3與Protium X3
