Ansys Simulation World 2023 Taiwan 大秀AI及機器學習新技術
- 劉中興／台北
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隨著科技不斷進展，半導體技術、自駕車乃至於衛星通訊等不同科技領域在技術上仍在不斷地訴求突破與演進，而從廠商的角度而言，的確也持續面臨時間與成本上的競爭壓力，所以如何取得有競爭力的模擬軟體，協助企業能立於不敗之地，乃至於引領市場地位，就成了極為重要的關鍵。
Ansys是全球多物理模擬軟體方案的領導業者，所涵蓋的科技產業範圍相當廣泛，甚至亦可串連上下中游，為客戶提供完整的解決方案。而Ansys也揮別疫情的影響，在台灣新竹舉辦Ansys Simulation World 2023 Taiwan實體活動，聚焦半導體、先進封裝、系統整合、車用電子與次世代通訊等領域進行深入且廣泛的討論。
Ansys台灣區總經理李祥宇於開場致詞時表示，2023年的大會是台灣歷經三年的疫情後，首次以實體活動重新與大家相聚。他以現場與會同事所購買的折疊式手機為例，早在2010年就已經有折疊手機的存在，但現今各位已經無法回去當年的情境。
他更直言，隨著產業不停地變動，不會有人停留在現在，更不會有人停留在過去，原地踏步的結果，就是面臨無止盡的殺價競爭，這也不是產業界所樂見的情況。他強調，科技是用來服務人類的，而此次參加Ansys Simulation World的與會來賓，正是創造新一代科技的重要推手，而Ansys會是產業界的最佳夥伴，也會與產業界一同迎向人類文明與科技進步的美好世界。
導入模擬軟體，提升企業營運競爭力
Ansys亞太區副總裁Dave Firth表示，包括台灣，全球各地各個產業都被迫面臨整個生態的變革，企業必須重新塑造產品開發方法、與客戶互動的方式，並且要更快地將產品推向市場，而這一切的核心皆來自於數位技術帶動效率的提升所致。Dave Firth以亞馬遜倉庫所部署的十萬多個機器人為例，這樣的做法讓整體營運效率提升多達四倍，同時也減少了工人在設施中的重複性傷害。儘管大多數人認為，機器人的導入會影響亞馬遜員工的就業，但事實上，自2012年以來，亞馬遜已經新增了30萬個就業機會。
談到時下相當熱門的汽車產業發展，它們也在適應屬於它們自己的變革型態，隨著電氣化與自駕程度的提升，需要有駕駛數百萬英哩的測試需求、上千個原型概念與新的技術組合的測試需求等，這對於車廠來說，是不容易克服的挑戰，所以Ansys也看到了已有車廠正在倡議使用Ansys的綜合多物理模擬軟體，做為車廠因應多種面向測試需求的解決方案，尤其是電動車動力傳動系統設計，更需要Ansys軟體的奧援。
Dave Firth直言，這不僅可以省去大量的時間與成本，面對市場的對手更能取得明顯的競爭優勢。而在研發成本上，模擬軟體也能為企業節省相當大的開銷。據統計，預計2023年的研發支出將超過1.3兆美元，但事實上，這些研發支出有很大的比重被用來處理設計流程來回的討論與設計失誤上的問題，在處理問題的當下也極為容易錯失量產時間，所以也會帶來不小的損失。
不過，另一方面，根據統計，願意投入數位轉型與工程的公司，其實可以減少大量的物件成本，營運利潤可以增加21%，工程訂單變更的情況也能下降33%，同時也省去了14%的開發時間。若換算成金額來看，相當是數億美元的成本開銷，所以對於公司營運來說，導入數位科技與模擬軟體是相當有價值的投資。
導入機器學習技術，Ansys讓各類技術研發能有飛躍性進展
Ansys首席技術長Dr. Christophe Bianchi以宏觀兼具技術面向的角度分享Ansys如何協助高科技與半導體產業克服目前所面臨的技術瓶頸，Dr. Christophe Bianchi特別提到，Ansys其實已經將AI大量導入在產品線中，透過這些已經訓練出來的AI模型，可以放入數位孿生中，藉此來預測系統未來的行為，甚至能進一步擴大範圍，看到系統的未來發展。他以智慧城市為例，當一輛汽車駕駛入城，它能透過V2X與其他車輛溝通，進而實現L4駕駛等級，但與此同時，事實上所有的車輛都有配備V2V的情況下，系統與系統之間的互相溝通，乃至於整個城市的交通運輸，其實都是能夠被預測的。
而在半導體方面，功率密度與電源管理，乃至於可靠度表現都是半導體至車用電子領域十分關心的課題，他舉例，單以充電站對汽車進行充電時，萬一發生起火的問題，要如何分析原因在哪？而Ansys也已經發展專屬的自動機器學習架構，它可以被應用在許多設計優化的任務中。
在過去，工程師可能是透過不斷地反覆設計與模擬並找出問題所在，現在透過這個自動學習架構，工程師只要放入設定的參數，進行分析，就能了解這個設計在實際環境運作上的未來走向。Dr. Christophe Bianchi更以自駕等級L4為例，汽車如果面臨堵車需要自動停下，在這個過程中，車輛能以正確的速度、緊急制動等，停下車輛同時避免撞擊前方的車輛，傳統上必須進行高達四千萬次的測試與模擬，但如果使用Ansys的機器學習架構，在次數上可以縮減至三萬次，也能同樣達到L4的情境要求。
Ansys資深產品總監Jim Delap則是說明Ansys發展至今，其產品的發展脈絡與方向，他指出，Ansys過去十年就進行了多達25次的收購計畫，在12年前，Ansys的主要產品僅有九個，而到了現在已經超過七十五個，目前這些產品已經橫跨半導體、基於模型的系統工程、光學與安全分析等。
Jim Delap也呼應了Dr. Christophe Bianchi的說法，Ansys的optiSLang其實就使用了非常先進的演算法與機器學習技術，藉此協助使用者打造更創新的設計。以台灣最近相當火紅的3DIC為例，它涉及多物理與域的問題，工程師也必須優化供電、散熱與機械表現，甚至是全方位各項物理表現的可靠度，皆必須考慮在內，optiSLang其實可以很大程度地解決這些問題。
因應DC模組功率密度提升 Ansys軟體扮重要角色
乾坤科技術長詹益仁則是以DC（直流電）設計的角度為題談到，隨著AI運算需求不斷增加與性能的提升，單單以NV在伺服器的GPU產品所需要的功率要求就已經高達700W以上，甚至可達到1000W，但以過去既有的電源設計架構，從AC（交流電）進入到伺服器系統，經由轉換成DC，再透過降壓的方式將電力交付給GPU，整體傳輸的過程僅有80%，所以考量到轉換效率不彰的問題，所以既有的12V DC電源，就必須改為48V來加以因應。以這種作法來提升功率密度，同時也能提升整體的轉換效率達85%。
但如果加上IGBT或是SiC（碳化矽）元件的設計，效率可以進一步提升至87%。詹益仁進一步指出，事實上，乾坤科技在DC電源設計架構上，已經有提供對應的模組產品給台達電這類客戶，來打造AMD與NVIDIA相關的GPU產品的系統電源設計，這種模組內包含主動與被動元件，以及磁性元件，加上也必須配合封裝技術，所以在電源模組的設計流程上，乾坤科技就會使用許多的設計與模擬軟體，其中Ansys的軟體方案，可以滿足封裝模型、磁性設計、封裝設計與散熱設計等各項環節的需求。舉例來說，像是PCB Trace分析就會使用Ansys Q3D Extractor、PCB散熱模擬則會使用Ansys的Icepak、Choke設計則是涉及磁性材料與線圈設計，此一環節就可以使用到Ansys的Maxwell。
NVIDIA升級GPU性能，帶動Ansys軟體效能表現
Ansys與NVIDIA的合作關係其實相當密切，在此次大會上，除了邀請NVIDIA說明與Ansys在模擬領域的進展外，Ansys也透過影音的與觀眾分享NVIDIA創辦人黃仁勳說明兩間公司的合作對全球科技產業帶來的影響。NVIDIA技術市場經理蘇嘉興談到，在八年前，Ansys就已經導入NVIDIA的CUDA（Compute Unified Device Architecture）的加速技術，在早期，CAE（電腦輔助工程）被用在研究領域，後來被逐漸用在產品驗證，隨著時間推移，許多企業減少實體的物理測試，而是改為虛擬環境的作法，如此一來可以大幅減少不必要的成本支出，但因應產品開發周期更短、與客戶的互動性需要提升、畫面需要更強的渲染表現，所以NVIDIA的GPU在這樣的時間點便能派上用場，再加上CUDA本身的發展也已有十多年的時間，GPU的核心數量不斷提升、記憶體頻寬的增加，對於CAE乃至於使用的廠商而言，其實在易用性上有著相當大的進展。
蘇嘉興也以Ansys的Discovery為例說明，它是一款結合視覺化與即時的模擬軟體，工程師可以在該軟體上即時地修改模型，就可以立即地看到結果，若搭配不同世代的NVIDIA GPU，最新一代RTX 6000 ADA GPU相較於前一代，可以有40%的性能提升。
整體來說，Ansys雖然透過大量收購來強化自身競爭優勢，但與此同時，該公司也運用機器學習與AI等相關技術，嘗試協助客戶解決在設計與模擬上所面臨到的挑戰與問題。在可預見的未來，Ansys在多物理模擬軟體市場，持續佔有領導地位，為產業帶來更多技術創新與突破。
