EDA三巨头为何集体押注汽车系统仿真？

随着汽车行业向电动化、智能化和自动驾驶方向加速转型，电子设计自动化（EDA）行业正迎来前所未有的发展机遇。汽车电子系统的复杂性、安全性与快速迭代等需求下，从芯片设计到系统级开发的关系越来越密切，EDA巨头们正在通过技术创新与战略收购，竞相布局汽车系统级解决方案。

以新思科技（Synopsys）、西门子和Cadence全球EDA三巨头为例，凭借各自的战略优势和技术积累，正在汽车电子领域展开激烈角逐。上周，新思科技刚刚宣布350亿美元收购完成Ansys公司，在此之前的五月份，西门子宣布完成106亿美元收购Altair的计划。

有意思的是，算上Cadence，三家公司都是2024年收购系统仿真公司，而如今收购已经告一段落，剩下就是看各自公司的产品整合了。

为什么是汽车电子仿真？

在自动驾驶、智能座舱、电池管理系统（BMS）等技术快速演进的背景下，汽车电子系统的仿真和验证变得空前复杂。

芯片设计：需要考虑功耗、性能、热管理；

整车系统：需应对电磁干扰（EMI）、结构强度、空气动力学；

开发周期：越来越短，要求“开发左移”，即提前在虚拟环境中验证系统性能；

系统集成：芯片、传感器、控制单元、软件必须协同工作，任何一环出错都可能导致系统失效。

在现代的工程设计中，尤其是像汽车电子、芯片设计、航空航天、智能制造这些高度复杂的系统开发领域，仿真已经变得越来越重要，甚至在很多情况下，工程师们更愿意先做仿真，而不是直接进行实物测试。这是为什么呢？其实背后有很多现实的考量。

首先，仿真的成本要低得多。如果你要测试一个芯片或者一个汽车控制系统，通常需要先制造出实物原型。而制造原型本身就是一个非常昂贵的过程，尤其是像芯片这样的高精密产品，一次流片动辄就是几千万甚至上亿的成本。而仿真则不同，它不需要实际制造硬件，只需要一台电脑和合适的软件，就可以在虚拟环境中对设计进行验证。这样一来，不仅节省了材料成本，还能在设计早期就发现问题，避免后期返工带来的巨大损失。

其次，仿真比测试快得多。现实中做测试，往往需要等待硬件制造、搭建测试环境、调试设备，整个过程可能需要几天甚至几周。而仿真的过程可以非常迅速，尤其是在高性能计算和云计算的支持下，工程师可以在几个小时内完成成百上千次不同参数的模拟，大大提升了开发效率。这也符合现在“开发左移”的趋势，也就是把验证工作尽可能提前到设计的早期阶段，这样可以更快地发现问题、更快地迭代。

再者，仿真可以模拟现实中很难甚至无法测试的场景。比如你想测试一辆自动驾驶汽车在极端天气、突发障碍物、高速追尾等危险情况下的反应，现实中去做这些测试不仅成本高昂，而且风险极大。而通过仿真，你可以在安全的环境下模拟这些极端情况，甚至可以设置一些现实中几乎不可能发生的边界条件，从而更全面地验证系统的鲁棒性和安全性。

另外，仿真还能覆盖更多的测试用例。现实测试往往只能覆盖有限的场景，但仿真可以轻松模拟成千上万种不同的输入组合和运行条件，这样就能更全面地验证系统的稳定性和性能。这对于像自动驾驶、电池管理系统、5G通信等复杂系统来说尤为重要。

当然，仿真并不是要完全取代测试，而是与测试形成一种互补的关系。仿真更适合在设计早期进行验证和快速迭代，而测试则更多用于最终的实物验证和合规认证。比如在芯片设计中，仿真可以帮助工程师在流片之前验证功能和性能，而流片之后的实际测试则用于确认芯片在真实环境下的表现是否符合预期。

总的来说，仿真之所以越来越被重视，是因为它在成本、效率、安全性、覆盖范围等多个维度上，都展现出了比传统测试更强的优势。尤其是在系统越来越复杂、开发周期越来越短的今天，仿真已经成为现代工程设计中不可或缺的一部分。

新思科技收购Ansys：开启系统级设计新篇章

2024年1月16日，新思科技宣布以约350亿美元收购仿真软件巨头Ansys，这一交易标志着EDA行业向系统级设计转型的重大里程碑。2025年7月17日，新思科技宣布完成对Ansys的收购。

作为多物理场仿真领域的领导者，Ansys产品覆盖结构、热传递、流体、电子和光学元件仿真，与新思科技的EDA工具形成强大互补。 通过此次收购，新思科技构建了从芯片到系统级的协同设计与仿真平台，特别是在汽车电子领域，提供了涵盖芯片设计、电源完整性、射频滤波器以及整车系统仿真的全面解决方案。

Ansys的仿真软件可以涵盖汽车从外观到内饰，从底盘到总成，以及整个电子电气架构的一切。从自动驾驶到电池、电机、电力电子，利用汽车数字孪生技术，工程师才能更快地进行创新，降低成本，在问题发生之前解决问题，并提供市场所需的卓越性能。Ansys可提供基于物理的汽车数字孪生解决方案，涵盖关键的车辆工程学科。

新思科技通过此次收购，不仅增强了在汽车电子领域的多物理场仿真能力，还将其EDA工具链与Ansys的系统级仿真技术深度整合，为汽车制造商提供从芯片到整车的优化解决方案。例如，在自动驾驶芯片设计中，新思科技的工具可优化功耗与性能，而Ansys的仿真平台可验证芯片在高温、高压等极端环境下的可靠性。这种端到端的系统级设计能力，使新思科技在汽车电子市场占据了优势。

新思科技和Ansys 拥有高度互补的业务和巨大的扩展机会。此次合并将增强新思科技“硅到系统”战略，不仅覆盖核心 EDA 领域，还覆盖汽车、航空航天和工业等极具吸引力的邻近增长领域。Ansys 在这些领域拥有成熟的业务和成功的市场推广经验。

如图所示，在系统级以及机电一体化方面，芯片及软硬件，需要联合协同，通过系统级的设计、监控以及优化，开发出最合适的产品。

当今智能系统的复杂性要求将半导体设计与仿真分析相集成，以确保互联系统在实际环境中正常运行。将新思科技的EDA 技术与 Ansys 成熟的仿真和分析能力相结合，可以为客户提供全面、强大且以系统为中心的创新方法。所有 Ansys 客户，包括半导体行业以外的客户，均可受益于全面的产品和技术组合，从而推动创新。

新思科技与Ansys 自 2017 年以来一直保持着成功且不断发展的合作伙伴关系，双方拥有共同的文化，以诚信、卓越执行和赋能客户为核心。此次高度互补的解决方案整合，预计将为客户提供更广泛、深度集成的软件工具套件，以解决他们最棘手的设计挑战，同时通过基于模型的复杂系统分析获得宝贵的洞察。

通过此次并购，新思科技的总潜在市场规模(TAM) 预计将增长 1.5 倍，达到约 310亿美元。受各行各业对电子与物理融合需求加速增长的大趋势推动，预计合并后的总潜在市场规模将以约 11% 的复合年增长率增长。

并购完成后，系统级的仿真和分析将与EDA收入持平，尤其是在航空航天、工业、汽车以及服务器四大市场中。

西门子EDA：通过收购Altair深化系统级能力

西门子在汽车电子领域的布局同样雄心勃勃。2024年10月31日，西门子宣布以106亿美元收购美国工业仿真软件厂商Altair Engineering，强化了其在系统级软件能力上的竞争力。

Altair的仿真技术涵盖机械、流体、电磁和热管理等领域，与西门子其工业软件生态的广度和智能化协同能力产生协同效应，为汽车电子系统提供了从芯片到整车的多维度仿真能力。其中汽车和航空航天行业是最大的客户群体，其客户包括福特汽车公司、通用汽车公司和Stellantis 等主要汽车制造商，以及波音等大型企业。

“通过 ONE Tech Company 计划，我们将拓展在工业软件领域的领导地位，这将使所有行业都能从数据和人工智能驱动的革命中受益。”西门子股份公司总裁兼首席执行官 Roland Busch 表示。

整合 Altair 在仿真、高性能计算 (HPC)、数据科学和人工智能 (AI) 领域的技术能力，西门子将能够进一步提升其产品和流程的效率和可持续性。西门子能够协助自己和客户获得全新的仿真专业知识，优化其高性能计算流程，创建新的人工智能工具并执行数据分析，从而帮助各种规模的企业加速创新和数字化转型。

收购 Altair 是西门子“ONE Tech Company”计划的一部分，将显著提升西门子的数字收入份额。这项增长计划使西门子能够进一步巩固其强大的市场地位，并将业绩和价值创造提升到新的高度。

如图所示，通过收购Altair，西门子掌握了更多基于物理世界的仿真组合。

Altair 处于汽车行业数字化转型的前沿，提供涵盖整个产品开发生命周期的全面专业知识和支持。

从设计工程到制造和供应链管理，Altair在电动推进、互联互通、电磁兼容性 (EMC) 和数据分析领域的尖端技术和解决方案使我们能够支持全球最大的原始设备制造商 (OEM) 和供应商加速产品开发，增强高级安全性和用户体验，优化车辆燃油经济性和车辆架构，缩短上市时间并优化成本，并提高可持续性。

Altair在诸多方面可以简化汽车设计流程，比如汽车软件解决方案（例如Altair® Inspire™和Altair® HyperMesh®）为工程师提供了优化产品设计、增强协作和减少物理原型制作的工具。

另外，其电动汽车解决方案（例如基于模型的开发(MBD)）通过在虚拟环境中仿真产品性能，帮助客户降低成本并提高效率。这创造了更高效的原型开发流程，并最终缩短了产品上市时间。

高效的制造流程对于成功至关重要。然而，传统方法成本高昂、耗时耗力且容易出错。Altair 的流程仿真、增材制造和工装设计解决方案可帮助汽车制造商优化流程、提高效率并降低成本。预测分析解决方案可及早发现低质量产品，从而消除浪费、确保高质量产出并降低能耗。

Altair 在汽车开发领域的解决方案，例如多学科优化 (MDO)，旨在优化广泛用例（包括 BEV、HEV、PHEV）的“滑板”平台设计以及功能（轿车、卡车、探险），以提高性能并降低开发成本。

另外，针对电子系统方面，Altair也有诸多方案应对设计挑战。比如，提供用于设计和开发电机的端到端解决方案，包括快速概念评估、详细的电磁和热现象分析、自动化设计探索、驾驶循环仿真以及动力总成组件优化。也有一系列应用于逆变器、电机、EMI/EMC等解决方案，以及模拟电池保护等等。

Altair的整体解决方案采用降阶建模来优化动力系统、车辆空气动力学和电池组等关键子系统，无需依赖高保真仿真模型即可实现更佳的电动汽车设计。

此外，Altair的产品还包括天线设计和布局优化软件Feco，电子系统可视化解决方案Altair EEvision以及PCB验证方案Altair PollEx，热分析和机械分析软件SimLab等等。

尤其是随着AI的加持下，这些仿真和验证效率要比以往更快更全面。

通过收购，西门子实现了在工业市场完整的数字孪生及模拟仿真的产品组合。

Cadence：多物理场与AI驱动的系统设计

Cadence在汽车电子领域的布局以多物理场系统分析和AI技术为核心，通过一系列战略收购和工具创新，构建了从芯片到系统的全流程解决方案。2024年3月5日，Cadence以12.4亿美元收购BETA CAE Systems，扩展了其在汽车和航空航天仿真领域的布局。

在过去的六年里，Cadence已经从单一的芯片级设计工具供应商，转向从电路板到飞机等大型物理系统的设计软件。同时，Cadence也宣布了一款超级计算机，旨在帮助模拟喷气机周围的空气流动情况或其他用途。

BETA CAE的软件广泛应用于汽车结构分析和仿真，客户包括本田、通用和洛克希德·马丁等。BETA CAE 提供了一个完整的平台，支持多物理场系统仿真的整个仿真和分析流程，涵盖机械/结构、计算流体力学（CFD）和电磁（EM）分析。其旗舰产品包括：ANSA，一款先进的多学科计算机辅助工程（CAE）前处理器，包含在单一、贯通的集成环境中构建完整模型所需的所有功能；以及 META，一款先进的多学科 CAE 后处理器，用于以最佳方式可视化数据和仿真结果并生成报告，具备最先进的增强现实功能。此外，BETA CAE 的 EPILYSIS 和 FATIQ 求解器使客户能够高效解决结构分析和优化问题。SPDRM 工具通过提供简单直观的方式来捕获、部署、管理和改进 CAE 流程，实现数据、流程和资源的集成编排。

BETA CAE 的产品与 Cadence 的多物理场系统分析产品组合高度互补，包括 Clarity、Celsius、Sigrity、Voltus、Fidelity以及Millennium多物理场平台，解决电磁、热、信号和电源完整性问题，以及 CFD 领域的挑战。

正如BETA CAE官方所述：“模拟不仅仅是一种工具，它帮助我们理解系统的行为方式。模拟本身已经取得了进展，成为人类最复杂创造物进化的舞台。我们认为，模拟为人类创造物提供了与自然进化相同的体验，即通过快速迭代试错，模拟真实的过程、环境和经验。模拟可以帮助您打破传统权衡思维的壁垒。您无需牺牲质量来节省时间和成本。模拟能够为您的创作提供深刻的洞见，从而同时提升质量、缩短时间并节省成本。”

三巨头的竞争与汽车电子的未来

新思科技、西门子EDA和Cadence在汽车电子乃至更广阔的工业领域布局各有侧重，但都以系统级设计为核心目标，都围绕物理世界仿真进行并购补齐产品线和客户群。

随着汽车电子系统的复杂性，要求EDA工具从传统的芯片设计向系统级仿真延伸，涵盖功耗、热管理、信号完整性和可靠性等多维度挑战。同时，随着更多系统级公司开始涉足芯片设计，这种交叉的机会，给了EDA公司更多的市场空间。另外，随着AI时代的到来，极大缓解了效率问题，EDA公司在这方面有着多年积累。

不光是开发复杂性提高，汽车的开发周期也前所未有的快，开发左移的设计方法学越来越多，这时仿真、验证和虚拟测试变得与原型开发同样重要，这也需要EDA供应商学会从系统角度思考。

无论如何，EDA厂商在汽车行业的智能化浪潮中扮演着关键角色，其数百亿投资的野心，也将重塑汽车电子开发的未来。

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