EDA三巨頭為何集體押注汽車系統(tǒng)仿真？

隨著汽車行業(yè)向電動化、智能化和自動駕駛方向加速轉(zhuǎn)型，電子設(shè)計(jì)自動化（EDA）行業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。汽車電子系統(tǒng)的復(fù)雜性、安全性與快速迭代等需求下，從芯片設(shè)計(jì)到系統(tǒng)級開發(fā)的關(guān)系越來越密切，EDA巨頭們正在通過技術(shù)創(chuàng)新與戰(zhàn)略收購，競相布局汽車系統(tǒng)級解決方案。

以新思科技（Synopsys）、西門子和Cadence全球EDA三巨頭為例，憑借各自的戰(zhàn)略優(yōu)勢和技術(shù)積累，正在汽車電子領(lǐng)域展開激烈角逐。上周，新思科技剛剛宣布350億美元收購?fù)瓿葾nsys公司，在此之前的五月份，西門子宣布完成106億美元收購Altair的計(jì)劃。

有意思的是，算上Cadence，三家公司都是2024年收購系統(tǒng)仿真公司，而如今收購已經(jīng)告一段落，剩下就是看各自公司的產(chǎn)品整合了。

為什么是汽車電子仿真？

在自動駕駛、智能座艙、電池管理系統(tǒng)（BMS）等技術(shù)快速演進(jìn)的背景下，汽車電子系統(tǒng)的仿真和驗(yàn)證變得空前復(fù)雜。

芯片設(shè)計(jì)：需要考慮功耗、性能、熱管理；

整車系統(tǒng)：需應(yīng)對電磁干擾（EMI）、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、空氣動力學(xué)；

開發(fā)周期：越來越短，要求“開發(fā)左移”，即提前在虛擬環(huán)境中驗(yàn)證系統(tǒng)性能；

系統(tǒng)集成：芯片、傳感器、控制單元、軟件必須協(xié)同工作，任何一環(huán)出錯都可能導(dǎo)致系統(tǒng)失效。

在現(xiàn)代的工程設(shè)計(jì)中，尤其是像汽車電子、芯片設(shè)計(jì)、航空航天、智能制造這些高度復(fù)雜的系統(tǒng)開發(fā)領(lǐng)域，仿真已經(jīng)變得越來越重要，甚至在很多情況下，工程師們更愿意先做仿真，而不是直接進(jìn)行實(shí)物測試。這是為什么呢？其實(shí)背后有很多現(xiàn)實(shí)的考量。

首先，仿真的成本要低得多。如果你要測試一個芯片或者一個汽車控制系統(tǒng)，通常需要先制造出實(shí)物原型。而制造原型本身就是一個非常昂貴的過程，尤其是像芯片這樣的高精密產(chǎn)品，一次流片動輒就是幾千萬甚至上億的成本。而仿真則不同，它不需要實(shí)際制造硬件，只需要一臺電腦和合適的軟件，就可以在虛擬環(huán)境中對設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證。這樣一來，不僅節(jié)省了材料成本，還能在設(shè)計(jì)早期就發(fā)現(xiàn)問題，避免后期返工帶來的巨大損失。

其次，仿真比測試快得多。現(xiàn)實(shí)中做測試，往往需要等待硬件制造、搭建測試環(huán)境、調(diào)試設(shè)備，整個過程可能需要幾天甚至幾周。而仿真的過程可以非常迅速，尤其是在高性能計(jì)算和云計(jì)算的支持下，工程師可以在幾個小時內(nèi)完成成百上千次不同參數(shù)的模擬，大大提升了開發(fā)效率。這也符合現(xiàn)在“開發(fā)左移”的趨勢，也就是把驗(yàn)證工作盡可能提前到設(shè)計(jì)的早期階段，這樣可以更快地發(fā)現(xiàn)問題、更快地迭代。

再者，仿真可以模擬現(xiàn)實(shí)中很難甚至無法測試的場景。比如你想測試一輛自動駕駛汽車在極端天氣、突發(fā)障礙物、高速追尾等危險(xiǎn)情況下的反應(yīng)，現(xiàn)實(shí)中去做這些測試不僅成本高昂，而且風(fēng)險(xiǎn)極大。而通過仿真，你可以在安全的環(huán)境下模擬這些極端情況，甚至可以設(shè)置一些現(xiàn)實(shí)中幾乎不可能發(fā)生的邊界條件，從而更全面地驗(yàn)證系統(tǒng)的魯棒性和安全性。

另外，仿真還能覆蓋更多的測試用例。現(xiàn)實(shí)測試往往只能覆蓋有限的場景，但仿真可以輕松模擬成千上萬種不同的輸入組合和運(yùn)行條件，這樣就能更全面地驗(yàn)證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能。這對于像自動駕駛、電池管理系統(tǒng)、5G通信等復(fù)雜系統(tǒng)來說尤為重要。

當(dāng)然，仿真并不是要完全取代測試，而是與測試形成一種互補(bǔ)的關(guān)系。仿真更適合在設(shè)計(jì)早期進(jìn)行驗(yàn)證和快速迭代，而測試則更多用于最終的實(shí)物驗(yàn)證和合規(guī)認(rèn)證。比如在芯片設(shè)計(jì)中，仿真可以幫助工程師在流片之前驗(yàn)證功能和性能，而流片之后的實(shí)際測試則用于確認(rèn)芯片在真實(shí)環(huán)境下的表現(xiàn)是否符合預(yù)期。

總的來說，仿真之所以越來越被重視，是因?yàn)樗诔杀尽⑿省踩浴⒏采w范圍等多個維度上，都展現(xiàn)出了比傳統(tǒng)測試更強(qiáng)的優(yōu)勢。尤其是在系統(tǒng)越來越復(fù)雜、開發(fā)周期越來越短的今天，仿真已經(jīng)成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中不可或缺的一部分。

新思科技收購Ansys：開啟系統(tǒng)級設(shè)計(jì)新篇章

2024年1月16日，新思科技宣布以約350億美元收購仿真軟件巨頭Ansys，這一交易標(biāo)志著EDA行業(yè)向系統(tǒng)級設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)型的重大里程碑。2025年7月17日，新思科技宣布完成對Ansys的收購。

作為多物理場仿真領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，Ansys產(chǎn)品覆蓋結(jié)構(gòu)、熱傳遞、流體、電子和光學(xué)元件仿真，與新思科技的EDA工具形成強(qiáng)大互補(bǔ)。 通過此次收購，新思科技構(gòu)建了從芯片到系統(tǒng)級的協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真平臺，特別是在汽車電子領(lǐng)域，提供了涵蓋芯片設(shè)計(jì)、電源完整性、射頻濾波器以及整車系統(tǒng)仿真的全面解決方案。

Ansys的仿真軟件可以涵蓋汽車從外觀到內(nèi)飾，從底盤到總成，以及整個電子電氣架構(gòu)的一切。從自動駕駛到電池、電機(jī)、電力電子，利用汽車數(shù)字孿生技術(shù)，工程師才能更快地進(jìn)行創(chuàng)新，降低成本，在問題發(fā)生之前解決問題，并提供市場所需的卓越性能。Ansys可提供基于物理的汽車數(shù)字孿生解決方案，涵蓋關(guān)鍵的車輛工程學(xué)科。

新思科技通過此次收購，不僅增強(qiáng)了在汽車電子領(lǐng)域的多物理場仿真能力，還將其EDA工具鏈與Ansys的系統(tǒng)級仿真技術(shù)深度整合，為汽車制造商提供從芯片到整車的優(yōu)化解決方案。例如，在自動駕駛芯片設(shè)計(jì)中，新思科技的工具可優(yōu)化功耗與性能，而Ansys的仿真平臺可驗(yàn)證芯片在高溫、高壓等極端環(huán)境下的可靠性。這種端到端的系統(tǒng)級設(shè)計(jì)能力，使新思科技在汽車電子市場占據(jù)了優(yōu)勢。

新思科技和Ansys 擁有高度互補(bǔ)的業(yè)務(wù)和巨大的擴(kuò)展機(jī)會。此次合并將增強(qiáng)新思科技“硅到系統(tǒng)”戰(zhàn)略，不僅覆蓋核心 EDA 領(lǐng)域，還覆蓋汽車、航空航天和工業(yè)等極具吸引力的鄰近增長領(lǐng)域。Ansys 在這些領(lǐng)域擁有成熟的業(yè)務(wù)和成功的市場推廣經(jīng)驗(yàn)。

如圖所示，在系統(tǒng)級以及機(jī)電一體化方面，芯片及軟硬件，需要聯(lián)合協(xié)同，通過系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)、監(jiān)控以及優(yōu)化，開發(fā)出最合適的產(chǎn)品。

當(dāng)今智能系統(tǒng)的復(fù)雜性要求將半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與仿真分析相集成，以確保互聯(lián)系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中正常運(yùn)行。將新思科技的EDA 技術(shù)與 Ansys 成熟的仿真和分析能力相結(jié)合，可以為客戶提供全面、強(qiáng)大且以系統(tǒng)為中心的創(chuàng)新方法。所有 Ansys 客戶，包括半導(dǎo)體行業(yè)以外的客戶，均可受益于全面的產(chǎn)品和技術(shù)組合，從而推動創(chuàng)新。

新思科技與Ansys 自 2017 年以來一直保持著成功且不斷發(fā)展的合作伙伴關(guān)系，雙方擁有共同的文化，以誠信、卓越執(zhí)行和賦能客戶為核心。此次高度互補(bǔ)的解決方案整合，預(yù)計(jì)將為客戶提供更廣泛、深度集成的軟件工具套件，以解決他們最棘手的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，同時通過基于模型的復(fù)雜系統(tǒng)分析獲得寶貴的洞察。

通過此次并購，新思科技的總潛在市場規(guī)模(TAM) 預(yù)計(jì)將增長 1.5 倍，達(dá)到約 310億美元。受各行各業(yè)對電子與物理融合需求加速增長的大趨勢推動，預(yù)計(jì)合并后的總潛在市場規(guī)模將以約 11% 的復(fù)合年增長率增長。

并購?fù)瓿珊螅到y(tǒng)級的仿真和分析將與EDA收入持平，尤其是在航空航天、工業(yè)、汽車以及服務(wù)器四大市場中。

西門子EDA：通過收購Altair深化系統(tǒng)級能力

西門子在汽車電子領(lǐng)域的布局同樣雄心勃勃。2024年10月31日，西門子宣布以106億美元收購美國工業(yè)仿真軟件廠商Altair Engineering，強(qiáng)化了其在系統(tǒng)級軟件能力上的競爭力。

Altair的仿真技術(shù)涵蓋機(jī)械、流體、電磁和熱管理等領(lǐng)域，與西門子其工業(yè)軟件生態(tài)的廣度和智能化協(xié)同能力產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，為汽車電子系統(tǒng)提供了從芯片到整車的多維度仿真能力。其中汽車和航空航天行業(yè)是最大的客戶群體，其客戶包括福特汽車公司、通用汽車公司和Stellantis 等主要汽車制造商，以及波音等大型企業(yè)。

“通過 ONE Tech Company 計(jì)劃，我們將拓展在工業(yè)軟件領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，這將使所有行業(yè)都能從數(shù)據(jù)和人工智能驅(qū)動的革命中受益。”西門子股份公司總裁兼首席執(zhí)行官 Roland Busch 表示。

整合 Altair 在仿真、高性能計(jì)算 (HPC)、數(shù)據(jù)科學(xué)和人工智能 (AI) 領(lǐng)域的技術(shù)能力，西門子將能夠進(jìn)一步提升其產(chǎn)品和流程的效率和可持續(xù)性。西門子能夠協(xié)助自己和客戶獲得全新的仿真專業(yè)知識，優(yōu)化其高性能計(jì)算流程，創(chuàng)建新的人工智能工具并執(zhí)行數(shù)據(jù)分析，從而幫助各種規(guī)模的企業(yè)加速創(chuàng)新和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

收購 Altair 是西門子“ONE Tech Company”計(jì)劃的一部分，將顯著提升西門子的數(shù)字收入份額。這項(xiàng)增長計(jì)劃使西門子能夠進(jìn)一步鞏固其強(qiáng)大的市場地位，并將業(yè)績和價(jià)值創(chuàng)造提升到新的高度。

如圖所示，通過收購Altair，西門子掌握了更多基于物理世界的仿真組合。

Altair 處于汽車行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的前沿，提供涵蓋整個產(chǎn)品開發(fā)生命周期的全面專業(yè)知識和支持。

從設(shè)計(jì)工程到制造和供應(yīng)鏈管理，Altair在電動推進(jìn)、互聯(lián)互通、電磁兼容性 (EMC) 和數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域的尖端技術(shù)和解決方案使我們能夠支持全球最大的原始設(shè)備制造商 (OEM) 和供應(yīng)商加速產(chǎn)品開發(fā)，增強(qiáng)高級安全性和用戶體驗(yàn)，優(yōu)化車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和車輛架構(gòu)，縮短上市時間并優(yōu)化成本，并提高可持續(xù)性。

Altair在諸多方面可以簡化汽車設(shè)計(jì)流程，比如汽車軟件解決方案（例如Altair? Inspire?和Altair? HyperMesh?）為工程師提供了優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、增強(qiáng)協(xié)作和減少物理原型制作的工具。

另外，其電動汽車解決方案（例如基于模型的開發(fā)(MBD)）通過在虛擬環(huán)境中仿真產(chǎn)品性能，幫助客戶降低成本并提高效率。這創(chuàng)造了更高效的原型開發(fā)流程，并最終縮短了產(chǎn)品上市時間。

高效的制造流程對于成功至關(guān)重要。然而，傳統(tǒng)方法成本高昂、耗時耗力且容易出錯。Altair 的流程仿真、增材制造和工裝設(shè)計(jì)解決方案可幫助汽車制造商優(yōu)化流程、提高效率并降低成本。預(yù)測分析解決方案可及早發(fā)現(xiàn)低質(zhì)量產(chǎn)品，從而消除浪費(fèi)、確保高質(zhì)量產(chǎn)出并降低能耗。

Altair 在汽車開發(fā)領(lǐng)域的解決方案，例如多學(xué)科優(yōu)化 (MDO)，旨在優(yōu)化廣泛用例（包括 BEV、HEV、PHEV）的“滑板”平臺設(shè)計(jì)以及功能（轎車、卡車、探險(xiǎn)），以提高性能并降低開發(fā)成本。

另外，針對電子系統(tǒng)方面，Altair也有諸多方案應(yīng)對設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。比如，提供用于設(shè)計(jì)和開發(fā)電機(jī)的端到端解決方案，包括快速概念評估、詳細(xì)的電磁和熱現(xiàn)象分析、自動化設(shè)計(jì)探索、駕駛循環(huán)仿真以及動力總成組件優(yōu)化。也有一系列應(yīng)用于逆變器、電機(jī)、EMI/EMC等解決方案，以及模擬電池保護(hù)等等。

Altair的整體解決方案采用降階建模來優(yōu)化動力系統(tǒng)、車輛空氣動力學(xué)和電池組等關(guān)鍵子系統(tǒng)，無需依賴高保真仿真模型即可實(shí)現(xiàn)更佳的電動汽車設(shè)計(jì)。

此外，Altair的產(chǎn)品還包括天線設(shè)計(jì)和布局優(yōu)化軟件Feco，電子系統(tǒng)可視化解決方案Altair EEvision以及PCB驗(yàn)證方案Altair PollEx，熱分析和機(jī)械分析軟件SimLab等等。

尤其是隨著AI的加持下，這些仿真和驗(yàn)證效率要比以往更快更全面。

通過收購，西門子實(shí)現(xiàn)了在工業(yè)市場完整的數(shù)字孿生及模擬仿真的產(chǎn)品組合。

Cadence：多物理場與AI驅(qū)動的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Cadence在汽車電子領(lǐng)域的布局以多物理場系統(tǒng)分析和AI技術(shù)為核心，通過一系列戰(zhàn)略收購和工具創(chuàng)新，構(gòu)建了從芯片到系統(tǒng)的全流程解決方案。2024年3月5日，Cadence以12.4億美元收購BETA CAE Systems，擴(kuò)展了其在汽車和航空航天仿真領(lǐng)域的布局。

在過去的六年里，Cadence已經(jīng)從單一的芯片級設(shè)計(jì)工具供應(yīng)商，轉(zhuǎn)向從電路板到飛機(jī)等大型物理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件。同時，Cadence也宣布了一款超級計(jì)算機(jī)，旨在幫助模擬噴氣機(jī)周圍的空氣流動情況或其他用途。

BETA CAE的軟件廣泛應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)分析和仿真，客戶包括本田、通用和洛克希德·馬丁等。BETA CAE 提供了一個完整的平臺，支持多物理場系統(tǒng)仿真的整個仿真和分析流程，涵蓋機(jī)械/結(jié)構(gòu)、計(jì)算流體力學(xué)（CFD）和電磁（EM）分析。其旗艦產(chǎn)品包括：ANSA，一款先進(jìn)的多學(xué)科計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）前處理器，包含在單一、貫通的集成環(huán)境中構(gòu)建完整模型所需的所有功能；以及 META，一款先進(jìn)的多學(xué)科 CAE 后處理器，用于以最佳方式可視化數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果并生成報(bào)告，具備最先進(jìn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)功能。此外，BETA CAE 的 EPILYSIS 和 FATIQ 求解器使客戶能夠高效解決結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化問題。SPDRM 工具通過提供簡單直觀的方式來捕獲、部署、管理和改進(jìn) CAE 流程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、流程和資源的集成編排。

BETA CAE 的產(chǎn)品與 Cadence 的多物理場系統(tǒng)分析產(chǎn)品組合高度互補(bǔ)，包括 Clarity、Celsius、Sigrity、Voltus、Fidelity以及Millennium多物理場平臺，解決電磁、熱、信號和電源完整性問題，以及 CFD 領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。

正如BETA CAE官方所述：“模擬不僅僅是一種工具，它幫助我們理解系統(tǒng)的行為方式。模擬本身已經(jīng)取得了進(jìn)展，成為人類最復(fù)雜創(chuàng)造物進(jìn)化的舞臺。我們認(rèn)為，模擬為人類創(chuàng)造物提供了與自然進(jìn)化相同的體驗(yàn)，即通過快速迭代試錯，模擬真實(shí)的過程、環(huán)境和經(jīng)驗(yàn)。模擬可以幫助您打破傳統(tǒng)權(quán)衡思維的壁壘。您無需犧牲質(zhì)量來節(jié)省時間和成本。模擬能夠?yàn)槟膭?chuàng)作提供深刻的洞見，從而同時提升質(zhì)量、縮短時間并節(jié)省成本。”

三巨頭的競爭與汽車電子的未來

新思科技、西門子EDA和Cadence在汽車電子乃至更廣闊的工業(yè)領(lǐng)域布局各有側(cè)重，但都以系統(tǒng)級設(shè)計(jì)為核心目標(biāo)，都圍繞物理世界仿真進(jìn)行并購補(bǔ)齊產(chǎn)品線和客戶群。

隨著汽車電子系統(tǒng)的復(fù)雜性，要求EDA工具從傳統(tǒng)的芯片設(shè)計(jì)向系統(tǒng)級仿真延伸，涵蓋功耗、熱管理、信號完整性和可靠性等多維度挑戰(zhàn)。同時，隨著更多系統(tǒng)級公司開始涉足芯片設(shè)計(jì)，這種交叉的機(jī)會，給了EDA公司更多的市場空間。另外，隨著AI時代的到來，極大緩解了效率問題，EDA公司在這方面有著多年積累。

不光是開發(fā)復(fù)雜性提高，汽車的開發(fā)周期也前所未有的快，開發(fā)左移的設(shè)計(jì)方法學(xué)越來越多，這時仿真、驗(yàn)證和虛擬測試變得與原型開發(fā)同樣重要，這也需要EDA供應(yīng)商學(xué)會從系統(tǒng)角度思考。

無論如何，EDA廠商在汽車行業(yè)的智能化浪潮中扮演著關(guān)鍵角色，其數(shù)百億投資的野心，也將重塑汽車電子開發(fā)的未來。

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