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咆哮'20S为芯片行业

新的市场、不同的架构和持续的虚拟工作环境都预示着积极和持续的增长。

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2020年对半导体行业和EDA行业来说是个好年头,但2021年有机会变得更好。

新的终端应用程序市场不断开放,曾经被视为技术障碍的问题正在导致大量的创新解决方案,所有这些都需要合适的工具。没有一家公司能够负担得起在任何地方进行投资,因此对于EDA公司来说,他们的相对成功将与他们在何处进行投资的决策联系在一起。

从2020年开始,许多趋势将继续。“未来的一年将是出色的一年,”安邦首席技术专家张德霖表示ansys.。“有更多的人在芯片设计上工作。谷歌,Facebook和亚马逊等系统公司正在使用自己的芯片,这些芯片可用于数据中心或其他应用程序。这为芯片设计创造了更多的球员,直接有助于EDA的收入。“

面向特定应用程序计算的驱动力正在扩大。“我们正处于应用特定设计的时代,这对设计要求产生了影响,”该公司解决方案营销高级集团总监弗兰克•席默斯特(Frank Schirrmeister)表示韵律。“终端用户对计算、消费者、移动、通信、航空航天/国防、汽车、工业和医疗保健等主要垂直行业的关注决定了IP、芯片和系统级设计的开发需求。”

这些设计正在看到可以制造的越来越多的选择。“如果2020年2020年的医学应用是半导体的巨大增长领域,则Lanza Techventures董事总经理Lucio Lanza说,IOT在2021年重新排序行业动态。“我们已经看到它已经看到它是在Package和Chips中设计新系统的项目组利用开源环境和低成本实现工具。结果是爆炸新的,更便宜的芯片设计,更快速的解决方案传递,其针对一系列新应用。屡获胜者可能又成为未来的高端芯片设计。“

数字化
虽然业界的数字化一直是多年来的趋势,但科迪迅速加速了节奏。“大流行充分加快了数字化一切的必要性,这将推动进一步的IC和系统创新的需求,”执行副总裁Joseph Savicki说西门子eda.。“一切都将与其他一切相关联,我们将开始在更多应用中看到AI在更大的效果。我们还需要在其最终系统的背景下设计和测试这些更复杂的IC,甚至在现场监控它们以获得新的安全水平,提高设计质量。“

在家工作带来了许多变化。“我预计,许多因冠状病毒感染而被采用的措施将只是作为日常用品,”美国国际开发署的核查主任达科·托穆西洛维奇(Darko Tomusilovic)说Vtool。“在开始一个新项目之前,你会有面对面的会议,然后在项目的关键阶段也会有定期的会议。没有人期待面对面的会议。远程工作已经存在了。所有会议都变成虚拟的。我们的生活变得虚拟了。在家工作时,任何能给你带来竞争优势的东西都是有价值的,比如更快的沟通速度、更好的团队联系方式等等。”

尽管如此,很多人还是错过了面对面的交流。该公司执行董事鲍勃•史密斯(Bob Smith)表示:“尽管现在还不知道这是否会成为现实,但半导体行业已经准备好从虚拟活动转向面对面的网络会议,或者虚拟与现场活动相结合。ESD联盟,一个SEMI技术社区。“尽管如此,我们这些在行业中工作的人仍然保持着乐观的心态。一些行业范围内的举措将在2021年得到进一步关注,这将引起人们对反盗版努力、出口监管以及全面的在线教育和培训的关注。”

更多系统选择
制造和包装为如何构建系统提供许多新选项。“在越来越多的情况下,架构师可以选择在a中实现他们的ICsystem-in-package(啜),2.5 d,或堆叠模具3D布局,以达到新的功率、性能和面积要求,”西门子的Sawicki说。“他们甚至可能想超越这一点,进入光子集成电路的美丽新世界,将光纤直接连接到集成电路或SiP上的芯片,以实现更大的系统性能。”

这些先进的技术正在改变行业的面料。“铸造厂将继续提供越来越多的设计服务,”IP部署部总经理伊莎贝尔Geday说动脉IP.。“他们将成为超级设计的房屋,以帮助在许多系统房屋和第2层IC公司中的价值链内集成。”

这些技术是不断推进新技术的必要条件摩尔定律。“我们可以通过基于的系统组件的设计,看到进一步的进一步进一步进一步进入延长摩尔法。chiplets和/或3 d-icESD联盟的史密斯说。“新的自动化和验证技术将有助于将这些新方法从边缘推向主流。我们看到人们对开源自动化工具和IP越来越感兴趣,在培训和教育中采用,并可能用于成熟技术的一些设计活动。商业工具和IP将继续闪耀,因为它们服务于更广泛的设计市场,并帮助推动5nm以下的设计。”

这一切都是由无法满足需求为计算。Cadence营销和设计IP总监Tom Wong表示:“在高性能计算、人工智能加速、游戏处理器和太比特交换机方面,对更高计算性能的需求在过去几年不断增加。”“这推动了5nm硅的加速采用,也推动了越来越大的模具尺寸。如果3nm在2021年和2022年比之前的节点增长得更快,我不会感到惊讶。为了在性能与成本、尖端技术与上市时间之间保持平衡,我们可以轻松地预测模对模连接和先进封装,如2.5D插入器和TSV将进一步接受。“

这指出了更大的筹码。“设计复杂性已被推动到若干行业的掩蔽版限制,以实现复杂的AI / ML硬件/软件,5G通信,数字转换和自主权,”Cadence的Schirremeister说。“对于该复杂性,3D-IC组装技术使得各个小芯片能够在更有利的产量参数中保持并使新的衍生配置的创建更快而不触摸底层硅。由此产生的发展挑战跨越通过数字和定制实施,嵌入式软件开发,装配,热,流体和机电方面都是相互依赖的。在不涉及Silicon硬件开发人员的情况下组装新的设计实体将引入新的验证挑战,尤其是硬件/软件界面。底线,集成平台越来越成为一个要求。“

多模解决方案将推动新的通信标准。Cadence的Wong说:“我们见证了模具对模具接口的激增,以及在多个流程节点中提供了模具对模具IP。”“例如,并行解决方案,如HBM, 112G-XSR高速串行接口,这是一个IEEE标准,以及专有的低延迟模对模解决方案,为每个海滨地段提供最好的带宽。Die-to-die连通性在服务器cpu、游戏处理器和太比特交换机/ soc中特别流行。此外,请注意HBI(高带宽互连)接口的激动人心之处,因为数据中心的工作人员真的在推动这种一对一的通信。ODSA也有很多关于openbi倡议的活动。这可能是chiplets的最后一个推动运动的行业标准接口,允许更多的互操作性,而不仅仅是专有的解决方案。”

这可能需要新的验证。“当多个筹码在单个包装中的土地上,仿真器不在乎,”产品营销高级总监Johannes Stahl说synopsys.。“我们开始关心的是——我们在2020年看到了这种技术的出现,它可能在未来几年取得成果——我们需要开始更多地关注同一封装中的芯片接口。您需要确保更接近地模拟通信,几乎进入完整的模拟信号仿真。几年前,我们和DARPA发表了一篇关于这个课题的论文,现在它已经进入了商业领域。我们预计未来几年,公司会越来越多地这样做。”

对域特定架构的驱动将继续。“满足的需求神经网络Compute已经为新类处理器提供了专门针对神经网络优化的动机,“Ian Bratt,Cely和技术高级总监手臂。“具有张量级操作抽象的新处理器架构将出现在几乎所有的计算平台上,运行着大部分的计算周期。这种新型处理器将比传统计算平台的效率提高数量级,预示着整个行业的计算格局将发生转变。”

拉伸验证
验证景观也在发生变化。“随着设计变得更加复杂和连接,不仅需要根据您的规范验证IC设计功能,还需要验证和验证它们在最终系统的上下文中工作,”Sawicki说。“如果系统需要遵守特定的协议或标准,或者安全性和安全性是强制性的,则尤其如此。越来越多地完成这一点需要验证和验证技术,以超越传统的传统领域所考虑的境界eda.。先进的系统公司,特别是那些涉及汽车/运输行业的公司,正在开发数字双胞胎,他们可以彻底测试,调试和完善他们的系统。它们在虚拟世界中运行,跨越电子和机械领域,在投入生产之前使用真实世界的输入。数字双胞胎随着自动驾驶与智能基础设施联网,它将变得更加有用。”

这可能需要重新思考一些问题。Imagination Technologies负责验证平台的副总裁Colin McKellar说:“最大的挑战是端到端系统。“我们需要能够指出整个生态系统,并说我们已经验证或证实所有这些安全和功能安全元素都已得到满足。很难证明你已经完成了——或者当你进入下一个阶段,进入应用程序或进入工厂——你所做的一切都是正确的。功能安全的世界正在走向成熟,但它主要是一个过程,你可以向审计师表明,你真的考虑过这个问题,你已经把风险降到了最低。”

AI / ML架构具有验证需求的层次结构。“对于这种类型的设计,算术逻辑数量的最大问题之一,”Kiran Vittal表示,Synopsys验证的验证。“他们有乘数和加法者主要是为了CNN.网络。在模拟中验证这些是非常困难的,需要数年时间来做必要的模拟。你需要某种等价性检查,采用C模型,并对RTL表示执行等价性检查。”

然后,您需要不同的工具,可以采取常规结构的那些已验证的单元格来验证系统级功能。最后,当软件映射到硬件时,您需要第三组工具。

安全问题也在迫使变革。Keysight高级副总裁兼首席技术官杰伊·亚历山大表示:“2021年,安全将有新的意义。”“开发人员将在设计周期的更早阶段解决潜在的安全问题,包括安全测试。更多的重点将放在如何部署产品,使用非接触式和非接触式技术,消除人工干预,以及能够自我修复的全自动网络。”

安全性需要新的验证形式。“不仅针对SOC,而且对3D-IC也很重要的需要,”尚未对3D-IC也很重要。““我们看到从电动噪声,动态电压分析,从芯片发出的热量分析或电磁噪声,可以从电力噪声泄漏更多的侧频道信息。通常,需要成千上万的周期,或数百万纯文本包来破解钥匙。因此,对工具的分析功能进行了大量需求。当我们签署动态电压降时,我们只需要大约20个周期,专注于峰值电源周期。但是,对于侧通道信息分析或侧通道泄漏分析,需要数千个周期。“

开源
RISC-V开源ISA去年通过Storm采取行业。验证正在追赶。“社区需要投资标准来验证这些开源可定制的CPU内核,”vTool高级验证经理Olivera Stojanovic说。“今天每家公司都以略有不同的方式。通过每个新项目,我们必须投资太多时间来获得运行,编译和在测试台和处理器之间建立某种通信的基本测试用例,以及在其上运行的软件。因此,即使我们都有类似的方法,最终每个人都会有不同的方式。“

这导致了市场的分化。“市场分为两个区域,”Synopsys的斯塔尔说。他说:“其中一个市场是由那些能够负担得起拥有处理器专家的大公司组成,他们希望围绕这些专家建立某种基础设施。还有一个市场是没有专业知识的公司,他们所做的只是使用可用的RISC-V IP核之一。然后,IP提供商将对核心进行预验证。”

这正在创建新的IP公司。“具有额外的服务的开源是CPU硬件IP的上行业务模式,”Arteris'Geday说。“IP重用将作为高度复杂和超专业化的功能,一些需要认证,这些功能不能由所有SoC设计师设计。我们今天在AI领域看到了很多这个例子。“

生命周期管理
当芯片从工厂回来时,该产品不再完成。“企业将使用软件改变改善生产力,效率,准确性,安全性和上市时间的转换,”Keysight的亚历山大说。“他们将通过以数字方式收集和获取信息,加上使用先进的分析和数据可视化来获得加速创新所需的洞察力。”

这类似于为测试而设计的逻辑的合并。“越来越多的系统公司将开始利用硅生命周期管理技术,”Siemen的Sawicki说。“这使得公司能够在IC设计过程的早期阶段将IP块插入到他们的设计中。这些IP块可以监控IC内部的性能、功耗、错误甚至安全漏洞。这些信息可以用来识别问题和预测磨损,为运营商触发警告,安排预防性维护,甚至可以用于进一步优化衍生/未来一代集成电路的设计和制造。”

硅监测成为数字双胞胎的延伸。“硅监测系统提供热热点监控,电压监测和延迟监控,”张表示。“这提出了另一个提供数字双胞胎的机会,与芯片内或系统内的现场监测传感器一起工作。我们可以提供模拟解决方案,使得当我们看到来自现场监控传感器的问题,我们可以非常快速地提供诊断解决方案,结合现场传感器监控解决方案。“

更多地关注软件
越来越多的功能来自软件。“软件的需求是向开发它的传统方法提出,”手臂软件副总裁Mark Hambloton说。“随着时间的推移,我们将从开发应用程序转向开发可以在代表我们的应用程序开发应用程序的工具。”

这种功能级别需要一些更改。“到去年,为平均软件开发商和AI科学家解锁硬件适应性的力量是无法实现的,”AI和软件的产品营销总监Nick Ni说赛灵思公司。“我们需要特定的硬件专业知识,但新的开源工具正在为软件开发者提供适应性强的硬件,同时加快硬件设计师的工作效率。到2021年,有了这种易于编程的新功能,fpga和适应性强的soc将继续为数十万软件开发人员和人工智能科学家提供更方便的使用,使它们成为下一代应用程序的首选硬件解决方案。”

我们的虚拟工作环境也在将更多功能推向软件。“混合劳动力,社会疏散和其他历史努力的稀释措施将加速软件支持产品设计和发展,”亚历山大说。“软件LED过程将在2021年发挥巨大作用。产品设计,研发,测试,制造/生产和诊断故障排除将通过软件-ED解决方案远程实现。公司将依靠软件通过利用云并提供高级计算能力来支持远程劳动力。营销参与,客户互动和客户支持将各自在2021年的数字转换中心。放心营销和沟通的更大个性化。“

创业公司、中国和人
过去几年的事件正在以几种方式改变行业。“我们需要观看的一个领域是数量创业公司在硅谷或任何其他地方,“张说。“这是由于Covid-19。更难以看到创始人,如果你想给他们一大块钱,你想看看他们的脸。你想感受到他们的个性。这变得更加困难,我认为我们将在2019年相比,2020年的减少。然后我们需要看看2021年的进一步减少。“

政治是很重要的。“政治领导人来来去去,”Cylynt执行主席格雷厄姆•基尔(Graham Kill)表示。“在他们的任期内,贸易战有起有落。在全球范围内的国家竞争力是不变的。2020年,参与者继续公开和秘密地获得国家支持的知识产权,包括那些有志向“升级”并随后主导关键技术领域的人,如硅制造。2021年,我们将看到更多的知识产权“采购”劳动力的成果开始显现。冰山一角可能会露出来,但水线以下的冰可能要到后来的几年才能完全被理解。”

在国际上,中国是值得关注的。“中国将成为推动增长的国家,”Geday说。“每个行业都有初创企业如雨后春笋般涌现,政府也在资助EDA平台。中国正在寻求从西方国家独立出来,因此正在重新设计许多现有的soc。”

这也影响了劳动力储备。Chang说:“以前我们的新设计师来自中国大陆、台湾和印度。“他们提供了很多应届毕业生,他们接受了美国大学的良好教育。但根据现有的政策,一些公司可以雇佣的人是被禁止的。这意味着公司必须灵活,他们必须与中国或印度的工程师合作。远程办公,需要特别好方法让工程师工作以外的美国一些公司已经比别人更好,但是希望我们将看到这一政策的逆转,和更多的工程师将来自中国或印度或台湾,在美国可以使用本地”

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