Voor waarnemers van de EDA-markten is er een kans voor nieuwe groei die gemakkelijk over het hoofd wordt gezien. Tegenwoordig komt ongeveer 50% van de EDA-inkomsten uit systemen in plaats van uit halfgeleiderbedrijven, van datacentra tot de automobielsector, de lucht- en ruimtevaart, energie en andere. In de meeste van deze industrieën hangt het totale systeemontwerp evenzeer af van mechanische en andere multifysische optimalisaties (aerodynamica, stress, thermisch, elektromagnetisch, etc.) als van elektronisch ontwerp. Multifysische analyse is al doorgedrongen in het ontwerp van halfgeleiders, bijvoorbeeld van in-pack tot in-systeem thermische analyse en beheer met behulp van computationele vloeistofdynamica (CFD) voor koelingsanalyses. Kortom, multifysica slaat een brug tussen het ontwerp van elektronische systemen en het totale systeemontwerp, omdat dit van cruciaal belang is voor de ondersteuning van de energieopwekkings-, luchtvaart- en automobielmarkten. Net als bij chipontwerp worden systeemproblemen in deze domeinen steeds moeilijker, waardoor actieve en voortdurende innovatie van aanbieders van oplossingen wordt vereist om aan de moderne ontwerpbehoeften te voldoen. Door gebruik te maken van synergieën tussen EDA en multifysische expertise, beweert Cadence dat het Millennium-platform een ​​adembenemende prestatieverbetering levert voor multifysische analyses, problemen op industriële schaal in uren in plaats van weken oplost en grote nieuwe groeimogelijkheden opent.

Een snelle lekengids voor CFD

CFD simuleert de stroming van een vloeistof (vloeistof of gas) rond/door mechanische structuren zoals printplaten, vliegtuigen, gasturbines en auto's. Zonder CFD moeten deze metingen aan prototypes worden gedaan, bijvoorbeeld in windtunnels, een kostbaar en tijdrovend proces. Met CFD kunnen ingenieurs naar links schakelen (een bekend concept in EDA) om de prestaties van een digitale tweeling te bestuderen ten opzichte van gesimuleerde vloeistofstromen.

Simulaties zijn gebaseerd op de differentiaalvergelijking van Navier-Stokes, in kaart gebracht over discrete meshes om numerieke oplossingen mogelijk te maken. Mazen zijn ontworpen voor een fijnere tussenruimte rond kritieke zones, terwijl elders een grovere tussenruimte bestaat en die gewoonlijk vele miljoenen elementen omvat. Factoren waarmee rekening wordt gehouden bij het oplossen over het gaas zijn onder meer druk en temperatuur, en ook viscositeit omdat alle vloeistoffen langzamer stromen nabij grenzen. Samendrukbaarheid kan belangrijk zijn bij het overwegen van akoestiek of Mach-snelheden; turbulentie is een andere factor bij hoge snelheden. Deze factoren hebben voldoende impact op mesh- en solver-methoden dat CFD een familie van technologische oplossingen moet bieden.

Turbulentie is de meest uitdagende omstandigheid om nauwkeurig te simuleren. De meest toegepaste techniek in de hedendaagse industrie ontwikkelt statische gemiddelden, een zwakke benadering voor een dynamisch fenomeen dat in staat is nauwkeurige CFD rond een vliegtuigvleugel op kruishoogte te leveren, maar niet tijdens het stijgen of dalen. Een andere techniek genaamd Large Eddy Simulation (LES) kan veel nauwkeuriger en dynamischer modelleren, maar is duurder in berekeningen, waardoor uitgebreide turbulentiemodellering via een digitale tweeling onpraktisch wordt. Kritische analyses zijn dus beperkt tot echte fysieke modellering met behulp van prototypes in windtunnels, effectief maar te omslachtig om duizenden scenario's voor optimalisatie te onderzoeken.

Cadansautoriteit in CFD en LES

CFD is een hoog expertisedomein met veel geschiedenis. Gereedschapsafdelingen en vaak productteams zijn bemand met legers PhD's. Algoritmen voor meshes en solvers zijn, samen met software, aanzienlijk geëvolueerd en blijven uiteraard evolueren. Met andere woorden: dit is een domein dat een EDA-bedrijf anorganisch moet betreden.

Cadence is hier in 2021 begonnen met een reeks overnames. Hiertoe behoort NUMECA met sterke meshing- en solver-technologieën en een gevestigde reputatie op het gebied van maritieme en turbomachinetoepassingen. Kort daarna verwierf Cadence Pointwise met bewezen kracht in CFD-meshing en gevestigd in de lucht- en ruimtevaart- en defensiemarkten. Eind 2022 namen ze Cascade Technologies over, een spin-out van Stanford met overtuigende technologie voor LES. Door deze overnames heeft Cadence een stal van volbloed technologie en experts op het gebied van CFD opgebouwd, wat bijdraagt ​​aan hun gevestigde kracht in andere aspecten van multifysica. Maar het lijkt erop dat ze daar niet bij zijn gebleven.

Industrieën zijn wanhopig op zoek naar hogere LES-prestaties voor nauwkeurigere digital twin-modellering. Een voorbeeld: 50% van de energie die een auto verbruikt, gaat naar het overwinnen van de aerodynamische weerstand, wat een directe invloed heeft op het ICE-brandstofverbruik of de EV-actieradius. Ontwerpers hebben digitale tweelingen nodig om duizenden bedrijfsomstandigheden te simuleren en de vele kleine verbeteringen die ze aan de autostructuur kunnen aanbrengen om de luchtweerstand te verminderen, te vinden en te optimaliseren. Hoe heeft Cadence op deze behoefte ingespeeld?

Cadence Millennium M1 en de Fidelity LES Solver

CFD is zeer parallelleerbaar, dus een voor de hand liggende oplossing is het uitvoeren van een taak over veel server-/CPU-clusters. Dit was al mogelijk op grote CPU-farms of supercomputers, maar de kosten worden onbetaalbaar als complexe LES-algoritmen over zeer grote meshes worden uitgevoerd met experimenten over duizenden runs. Het overwinnen van deze barrière is een van de drijvende krachten geweest achter de ontwikkeling van Millennium M1, Cadence's eerste GPU-gebaseerde accelerator.

Cadence heeft een bewezen staat van dienst op het gebied van hardwareversnelling over meerdere generaties van de Palladium- en Protium-platforms voor hardwareverificatie. Ze hebben het ontwerp, de werking en de supply chain-problemen uitgewerkt om deze platforms te bouwen en ze hebben een infrastructuur opgezet om cloudgebaseerde toegang te bieden. (Alle platforms, inclusief Millennium, kunnen ook worden aangeschaft voor analyse op locatie.) Het uitbreiden van deze expertise naar een GPU-gebaseerd platform is zowel voor de hand liggend als briljant. In één klap (hoewel ik zeker weet dat het tijd kostte om daar te komen 😀) kunnen ze CFD-simulaties versnellen. Het toevoegen van nieuwe generatieve AI-methoden voor ontwerp- en analyseverkenning levert volgens hen tot 100x ontwerpimpact op in nauwkeurigheid, snelheid en schaal bij veel lager vermogen in vergelijking met enorm parallellisme van CPU-servers. Hardwareversnelling van de hardwarekennis van Cadence gecombineerd met genAI-expertise van zowel EDA- als CFD-teams demonstreert de synergie die nodig is om de actieve en continue innovatie te leveren die ik eerder noemde.

De ontwikkeling van CFD-algoritmen is ook zeer actief geweest. Software is vanaf de basis ontworpen om GPU-native te zijn. Probleemvoorbereiding voor analyse omvat low-touch geoptimaliseerde mesh-generatie. En er zijn nieuwe numerieke methoden om een ​​hoge stabiliteit in LES-simulaties te garanderen (normaal gesproken gevoelig voor onfysisch gedrag bij turbulentiemodellering).

Deze mogelijkheid is vandaag beschikbaar voor CFD multiphysics-modellering, in de cloud of op locatie.

Millennium is niet alleen voor CFD

Het is duidelijk dat een op GPU gebaseerde accelerator meer moet kunnen dan alleen het versnellen van CFD. Het zou eindige-elementenanalyses zoals spanning, thermische diffusie en elektromagnetisme kunnen versnellen. Het kan ook generatieve AI uitvoeren. Maar waarom zou je daarvoor niet gewoon een van de gigantische hyperscaler GPU-banken gebruiken? Eén reden is voor mij simpelweg de beschikbaarheid en latentie in de concurrentie met chatbots en creatieve beeld-apps. Evenzo is het moeilijk te geloven dat toepassingsspecifieke verfijning bovenop LLM-modellen voor de massamarkt zou kunnen voldoen aan de hoge complexiteit, hoge nauwkeurigheid en domeinspecifieke behoeften van moderne EDA- en multifysische software. Toegewijde hardware is de juiste keuze, toegankelijk via de cloud of in installaties op locatie.

Het zal heel interessant zijn om te zien welke mogelijkheden Millennium in de toekomst zal bieden, zowel voor elektronisch ontwerp als voor multifysica. Je kunt meer leren HIER.

Lees ook:

2023 Terugblik. Innovatie in verificatie

Informatiestroom volgen bij RTL. Innovatie in verificatie

ML-geleide modelabstractie. Innovatie in verificatie

Deel dit bericht via:

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://semiwiki.com/artificial-intelligence/341331-cadence-claims-the-cfd-high-ground-with-a-new-gpu-based-accelerator/