芯片行业的20年代

新的市场、不同的架构和持续的虚拟工作环境都指向积极和持续的增长。

受欢迎程度

2020年为半导体行业和欧洲常规行业燃烧它的良好一年,但2021人有机会更好。

新的终端应用市场继续开放,曾经被视为技术障碍的技术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到处投资,所以对于EDA公司来说,他们的相对成功将与他们在哪里投资的决定联系在一起。

2020年的许多趋势继续。“这将是一个很好的一年,”首席技术专家诺曼昌说有限元分析软件.“越来越多的人从事芯片设计。谷歌、Facebook和亚马逊等系统公司正在研发自己的芯片,可以用于数据中心或其他应用程序。这在芯片设计领域创造了更多的参与者,直接贡献了EDA的收入。”

面向特定于应用程序的计算的驱动力正在扩大。该公司解决方案营销高级集团总监Frank Schirrmeister表示:“我们正处于应用特定设计的曲棍球棒阶段,这对设计需求产生了影响。节奏.“计算机、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终端用户关注的问题决定了IP、芯片和系统级别的设计开发需求。”

这些设计正在看到可以制造的越来越多的选择。“如果医学应用是2020年的半导体的巨大增长领域,则IOT在2021年的2021年重新排序行业动态,”Lanza Techventures董事总经理Lucio Lanza说。“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,以及针对一系列新应用的速度提供更快速的解决方案。赢家可能反过来可能成为未来的高端芯片设计。“

数字化
虽然多年来该行业的数字化一直是一种趋势,但COVID - 19加速了这一步伐。“大流行加速了一切数字化的需求,这将推动对进一步集成电路和系统创新的需求,”该公司执行副总裁Joseph Sawicki说西门子EDA.“一切将本质上与其他一切相连接,我们将开始看到人工智能在更多应用中得到更有效的应用。我们还需要在终端系统的背景下设计和测试这些越来越复杂的集成电路,甚至在现场监控它们,以达到新的安全性水平,提高设计质量。”

在家工作导致了许多变化。“我预计,由于COVID而被采用的许多东西将只是日常用品,”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定期进行。没有人期待面对面的会议了。远程工作已经成为一种常态。所有会议都变成了虚拟的。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——更快的沟通,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。for执行董事鲍勃•史密斯(Bob Smith)表示:“虽然现在判断这是否会成为现实还为时过早,但半导体行业已准备好从虚拟活动转向面对面的社交会议,或虚拟和现场活动的结合。ESD联盟,一个半科技社区。“尽管如此,我们在行业中的人们一直以乐观主义远程和家庭推动。一些行业范围的举措将在2021年获得进一步的重点,呼吁对反盗版努力,出口法规以及全面的在线教育和培训进行关注。“

更系统的选择
制造和包装为如何构建系统增加了许多新的选项。“在越来越多的情况下,架构师可能选择在系统内容(SiP),2.5 d,或堆叠模具3D安排,以达到新的功率,性能和面积要求,”西门子的Sawicki说。“他们甚至想要更进一步,进入光子集成电路的美丽新世界,将光纤直接引入集成电路或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这个行业的结构。“Foundries将继续提供越来越多的设计服务,”该公司的副总裁兼IP部署部门总经理Isabelle Geday说Arteris IP.“他们将成为超级设计公司,帮助许多系统公司和二级IC公司在价值链内进行集成。”

这些技术是必要的,以不断推进新类型摩尔定律.“我们可以期望通过基于的系统组件的设计,进一步进一步进一步进入延长摩尔法。小芯片和/或3D-IC.结构,“ESD Alliance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流程推向主流。我们看到开源自动化工具和知识产权的兴趣越来越兴趣,通过在培训和教育中采用,潜在地用于成熟技术的一些设计活动。商业工具和IP将继续闪耀,因为它们为更广泛的设计市场提供服务,并帮助驱动5纳米以下的设计。“

这都是由此驱动的无法满足需求为计算。“在高性能计算、人工智能加速、游戏处理器和太比特开关等领域,对更高计算性能的需求在过去几年一直在增长,”Cadence的营销和设计IP总监Tom Wong表示。“这推动了5纳米硅的加速采用,以及推动越来越大的模具尺寸。如果在2021年和2022年看到3nm斜坡比之前的节点更快,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。“

这指向了更大的筹码。Cadence公司的Schirrmeister表示:“在一些行业,复杂的AI/ML硬件/软件、5G通信、数字转换和自动化的需求推动下,设计复杂性已经被推到了极限。”“对于这种复杂性,3D-IC组装技术使单个芯片能够保持在更有利的产量参数内,并在不接触底层硅的情况下更快地轻松创建新的衍生配置。由此产生的开发挑战包括通过数字和定制实现的验证、嵌入式软件开发、装配、热学、流体和机电方面,这些方面都是相互依存的。在没有硅硬件开发人员参与的情况下组装新的设计实体将带来新的验证挑战,特别是在硬件/软件接口方面。总之,集成平台将日益成为一种需求。”

多模解决方案将推动新的通信标准。Cadence的Wong说:“我们已经见证了模对模接口的扩散,以及多个过程节点中模对模IP的可用性。”“例如,像HBM这样的并行解决方案,IEEE标准的112G-XSR高速串行接口,以及专有的低延迟死结死结解决方案,为每个海滨房地产提供最佳带宽。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,随着数据中心的工作人员将其推向死对死的通信,可以看到围绕HBI(高带宽互连)接口的令人兴奋之处。ODSA也有很多关于开放bi倡议的活动。这可能是对具有行业标准接口的芯片的最后推动,这种接口将允许更多的互操作性,而不仅仅是专利解决方案。”

这可能需要新的验证。“当多个筹码在单个包装中的土地上,一个仿真器不在乎,”Johannes Stahl表示,产品营销高级总监Johannes Stahl说synopsys.“我们开始关注的是——我们在2020年看到了这一点,未来几年可能会有成果——是我们何时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模拟。几年前,我们和美国国防部高级研究计划局(DARPA)就这个课题发表了一篇论文,现在这个课题已经进入了商业领域。我们预计未来几年企业将越来越多地这么做。”

向特定于领域的体系结构的推动将继续下去。永不满足的需求神经网络计算机已经为专门为神经网络优化的新一类处理器提供了动力手臂.“具有张量级操作抽象的新处理器架构将出现在几乎每个计算平台上,运行大部分的计算周期。与传统计算平台相比,这种新型处理器将实现数量级的效率提升,预示着计算领域的全行业转变。”

拉伸验证
验证景观也在发生变化。Sawicki说:“随着设计变得越来越复杂和连接,不仅需要根据规格验证IC设计的功能,还需要验证和验证它们在终端系统中的工作。”“如果系统需要遵守一套特定的协议或标准,或者安全性和安全性是强制性的,这一点尤其正确。要正确地做到这一点,越来越需要超越传统领域的验证和验证技术eda..先进的系统公司——尤其是那些涉及汽车/运输行业的公司——正在开发数字双胞胎,他们可以彻底测试、调试和改进他们的系统。在投入制造之前,它们在电子和机械领域的虚拟世界中运行,并在现实世界中输入。数字的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。“最大的挑战是端到端系统,”Imagination Technologies的验证平台副总裁Colin McKellar说。“我们需要能够指出整个生态系统,并表示我们已经验证或验证了所有这些安全和功能安全元素已经得到满足。很难证明你已经完成了,或者证明当你进入下一个层次,进入应用程序或工厂时,你所做的一切都是正确的。功能安全的世界正在走向成熟,但最重要的是一个过程,你可以向审计师表明,你真的考虑过这个问题,你已经将风险降到了最低。”

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,产品营销总监Kiran Vittal表示,Synopsys验证。“他们有乘数和加法者主要是为了美国有线电视新闻网网络。验证模拟中的那些是非常困难的,需要数年才能完成必要的模拟。您需要某种等价检查,该等同检查采用C模型并执行对RTL表示的等价检查。“

然后您需要不同的工具,这些工具可以采用这些已验证单元的常规结构来验证系统级功能。最后,当软件映射到硬件时,还需要第三套工具。

安全也在迫使变革。Keysight高级副总裁兼首席技术官杰伊•亚历山大表示:“到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。更多的重点将放在产品如何部署,使用非接触和非接触技术,消除人工干预,以及全自动自我修复网络。”

安全需要新的验证形式。Ansys的Chang表示:“侧通道分析的需求非常迫切,这不仅适用于SoC,也适用于3D-IC。“我们看到,更多的侧通道信息可能从功耗、功率噪声、动态电压分析、热分析或芯片发出的电磁噪声中泄露。通常,需要数千个循环,或数百万个纯文本包才能破解一个密钥。这就对工具的分析能力提出了很大的要求。当我们停止动态电压下降时,我们只需要大约20个周期,专注于峰值功率周期。然而,对于边道信息分析或边道泄漏分析,则需要数千次循环。”

开源
RISC-V.开源ISA通过去年风靡行业。验证正在追赶。“社区需要投资标准,以验证这些开源可定制的CPU内核,”vTool高级验证经理Olivera Stojanovic说。“每家公司今天都以略微不同的方式。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,以及运行它的软件。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。“市场分为两个领域,”Synopsys的斯塔尔说。“一个是大型企业的市场,它们有能力聘请处理器专家,并希望围绕处理器建立某种基础设施来引导自己。然后是没有专业知识的公司的市场,他们所做的只是使用一个可用的RISC-V IP核。然后,IP供应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重用将随着所有SoC设计人员设计的一些必需的认证,以高度复杂和超专用功能增长。我们今天在AI领域看到了很多这个例子。“

生命周期管理
当芯片从工厂返回时,产品不再完整。“企业将使用软件改变改进的转换,从而提高生产力,效率,准确性,安全和上市时间,”Keysight的亚历山大说。“他们将通过数字地收集和获取信息来完成这一点,加上使用先进的分析和数据可视化,以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、错误甚至安全漏洞等信息。甚至可以用于进一步完善衍生/下一代ic的设计和制造。”

硅监控成为了数字双胞胎的延伸。“硅监测系统提供热热点监测、电压监测和延迟监测,”Chang说。“这为提供数字双胞胎提供了另一个机会,可以与芯片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,当我们发现现场监测传感器出现问题时,我们可以快速提供诊断解决方案,并结合现场传感器监测解决方案。”

更加关注软件
越来越多的功能来自软件。“对软件的需求是向开发它的传统方法,”ARM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。”

这种级别的功能将需要一些更改。微软人工智能和软件产品营销总监尼克•倪(Nick Ni)表示:“直到去年,普通软件开发人员和人工智能科学家还无法解锁硬件适应性的力量Xilinx..具体的硬件专业知识是必需的,但新的开源工具可以让软件开发人员使用适应性强的硬件,同时提高硬件设计师的工作效率。到2021年,由于编程的新便利性,fpga和可适应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便利的使用,使它们成为下一代应用程序的硬件解决方案选择。”

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工作努力的稀释将加速产品设计和发展的软件支持,”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/制作和诊断故障排除将通过软件LED解决方案远程实现。公司将依靠软件来支持远程劳动力,通过利用云并提供先进的计算能力。营销参与,客户互动和客户支持各自在2021年的数字转换中心。放心,更大的营销和沟通中的个性化。“

创业、中国和人
过去几年的事件正在从几个方面改变着这个行业。“我们需要关注的一个领域是创业公司在硅谷或其他任何地方,”Chang说。“这是由于COVID-19。要看到创始人就更难了,如果你想给他们一大笔钱,你就想看到他们的脸。你想要感受他们的个性。这变得更加困难,我认为2020年我们将看到比2019年减少。然后我们需要看看2021年是否会进一步减少。”

政治很重要。“政治领导人来了,”悉主席苏达姆·克雷厄姆杀人道说。“在他们的任期期间,贸易战争和衰败。常量是全球范围内的国家竞争力。2020年,参加了球员的公开和隐蔽国家赞助的知识产权,包括愿望与“升级”和后期主导关键技术领域的愿望,如硅制造。在2021年,我们可以看到更多的IP采购劳动力的成果开始表现出来。冰山的尖端可能会被揭示,但水线以下的冰可能只在随后的年度完全理解。“

在国际上,中国是一个观看的人。“中国将成为驾驶增长的国家,”Geday说。“他们在每个行业部分都有兴奋,政府倡议有助于为EDA平台提供资金。中国正在寻找西方国家的独立性,因此重新设计了很多现有的SOC。“

这也在影响劳动力池。“我们曾经从中国,台湾和印度那里获得新的设计师,”张说。“他们提供了很多新鲜的毕业生,他们从美国学院享有了很好的教育。但与现有政策有了一些人可以雇用的。这意味着公司必须灵活,他们必须与中国或印度的工程师一起工作。That requires exceptionally good remote office methodologies to enable engineers to work outside of the U.S. Some companies have managed this better than others, but hopefully we will see the reverse of this policy, and more engineers will come from China or India or Taiwan, that can be employed locally in the U.S.”

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