لماذا أشباه الموصلات تم تعيين التصميم ليبدو مختلفًا تمامًا

إذا دفع عام 2020 أشباه الموصلات السوق إلى مستويات جديدة من الطلب، فقط انتظر ما يخبئه عام 2021 وما بعده.

فابس بالفعل في السعة ويمكن العثور على أشباه الموصلات في المزيد من المنتجات والأنظمة ، وتشغيل كل شيء من الأجهزة الشخصية إلى المركبات ذاتية القيادة. على الرغم من تأثير الوباء على الاقتصاد العالمي ، تقول مؤسسة البيانات الدولية (IDC) إن الطلب على أشباه الموصلات ظل قوياً ، مدعوماً بالنمو في الحوسبة السحابية والأجهزة لدعم العمل والتعلم عن بعد.

أبحاثها الخاصة تثبت ذلك. وفقًا لـ IDC's Semiconductor Applications Forecaster (SAF) ، في عام 2020 ، نمت عائدات أشباه الموصلات في جميع أنحاء العالم إلى 442 مليار دولار ، بزيادة قدرها 5.4٪ مقارنة بعام 2019. وتتوقع IDC الآن أن يصل سوق أشباه الموصلات إلى 476 مليار دولار في عام 2021 ، وهو ما يعني 7.7٪ معدل النمو السنوي.

هناك بعض الاتجاهات الواضحة في الصناعة أيضًا. على سبيل المثال ، توقعت شركة PWC أن يصل سوق أشباه الموصلات المرتبطة بالذكاء الاصطناعي إلى 30 مليار دولار بحلول عام 2022 ، وهو ما يمثل معدل نمو إجمالي يبلغ 50٪ تقريبًا. في الوقت نفسه ، لا يزال هناك مكان كبير جدًا للنظام التقليدي على الرقائق (SoCs). من المتوقع أن تستمر رقائق الذاكرة في الاحتفاظ بأكبر حصة في السوق حتى عام 2022 ، وستهيمن رقائق السيليكون على مدار العقدين المقبلين.

التقنيات واللاعبين الجدد

تنبع العوامل الأخرى التي تشكل مستقبل أشباه الموصلات التكنلوجيا الاتجاهات، مثل التركيز المتزايد على الأجهزة مفتوحة المصدر. ومع اكتساب ذلك زخمًا، فإنه سيغير طريقة تفكير المنظمات في التصميم، وسيشجع على اتباع نهج أكثر تعاونًا وشراكة في التنمية.

تعمل إنترنت الأشياء على زيادة الطلب على أشباه موصلات أكثر فعالية من حيث التكلفة وعلى نطاق أوسع. وبالمثل ، تمكّن 5G النطاق الترددي من دعم البنية التحتية الواسعة والمترابطة ، على سبيل المثال للنقل ، والجمع بين المدخلات من مصادر متعددة متصلة بواجهة برمجة التطبيقات. لتحقيق النطاق المطلوب ، سيكون عنوان IP المستند إلى المعايير والقابل لإعادة الاستخدام والقابل للمشاركة مفتاحًا لتلبية متطلبات التصميم ، ولكن بطريقة تدعم التوزيع والتعاون ، مع تلبية متطلبات السلامة والأمن. يمكن أن يكون المصدر المفتوح مفتاحًا لتحقيق هذا النطاق.

تتغير طبيعة اللاعبين المشاركين في الصناعة أيضًا ، مثل إدخال أنظمة متكاملة رأسياً وشركات أشباه الموصلات غير التقليدية ، الذين قد يفضلون إنشاء أجهزتهم ومنصاتهم الخاصة لمزيد من التحكم. وخير مثال على ذلك هو معالج M1 من Apple ، وهو معالج مصمم لنظام التشغيل Mac ، والذي يعزز التزامهم ببناء الوظائف الأساسية داخليًا. وهذا يضيف بعدًا آخر مثيرًا للاهتمام للصناعة ، وهو زيادة المنافسة ومصادر الابتكار.

التعاون عن بعد

بقدر الضرورة كإتجاه ، كان على فرق تصميم أشباه الموصلات أن تتبنى التعاون عن بعد على نطاق غير مسبوق. بالطبع ، كان هذا يحدث بالفعل إلى حد ما ، لكن الوباء جعله ضرورة للبقاء في كثير من الحالات.

في هذه البيئات الافتراضية ، أصبح من المستحيل تجاهل مشاكل عمليات سير العمل ، حيث تحدث مشاركة IP على نطاق أوسع بكثير. أصبحت معالجة القضايا المتعلقة بالتعاون والأمن أولوية ، وبمجرد أن تحقق المؤسسات ذلك ، سيتم تزويدها بالخبرة التي يمكن استخدامها لتحسين العمليات بغض النظر عن الموقع ، سواء في مكتب التصميم أو العمل عن بُعد.

بغض النظر ، فإن الطبيعة المتغيرة لسوق أشباه الموصلات تعزز بعض التحديات القديمة للمصممين: مواكبة التغيير والتعقيد ، والتحكم في التكاليف ، والتأكد من بقاء المشروع على المسار الصحيح وبما يتماشى مع المتطلبات ، ثم الوفاء بالمواعيد النهائية للتسليم. لا تتوافق العديد من عمليات إطلاق منتجات أشباه الموصلات مع تاريخ الإطلاق الأصلي. يمكن أن تشمل العوامل المساهمة: صعوبة التعاون عبر الفرق البعيدة والمتفرقة ، وعمليات الاستحواذ على الشركات التي تؤدي إلى تصميم صوامع ، وعدم معالجة إدارة أحجام بيانات التصميم المتفجرة ، أو مواكبة بيئات التصميم المعقدة المتزايدة.

إعادة استخدام IP مقابل المشاركة الزائدة

لطالما تم الحديث عن إعادة استخدام IP كحل لمواكبة الحجم الهائل للتطورات المطلوبة ، وتجنب إعادة اختراع العجلة غير الضرورية ، وتسريع الوقت في السوق وتقليل التكاليف بشكل كبير. يمكن إعادة استخدام مجموعة متنوعة من الأصول بما في ذلك الكود المصدري والثنائيات للبرامج ، بالإضافة إلى IP للأجهزة مثل أنوية معالج الذراع.

النظرية سليمة ، لكن الإدارة الناجحة لإعادة استخدام الملكية الفكرية هي مسألة أخرى. تمتلك العديد من المؤسسات أنظمة متعددة ، بما في ذلك محركات الأقراص المشتركة وإدارة شفرة المصدر ، لتخزين كل هذه الملفات وتتبعها ، ولكن هذا يجعل من الصعب إدارة هذه الملفات - ناهيك عن إعادة استخدامها. لحسن الحظ ، هناك مجموعة متنوعة من الأدوات والتقنيات التي يمكن أن تساعد المصممين في التغلب على تلك الحواجز ، ولكن يجب أن تتضمن تلك الأدوات هيكلًا قويًا وتحكمًا في إعادة الاستخدام. في حين أن مشاركة الملكية الفكرية هي الطريق إلى تطوير أسرع ، إلا أنها قد تؤدي أيضًا إلى مخاطر تتعلق بالإدارة والأمان. تصبح إمكانية تتبع الملكية الفكرية والبيانات الوصفية - من لديه حق الوصول إلى ماذا وأين وكيف يستخدمون تلك الأصول - أمرًا بالغ الأهمية لنجاح المشاريع.

هناك توازن مطلوب بين المشاركة والإفراط في المشاركة ، وهذا هو السبب في أن الجمع بين إمكانية التتبع والرؤية والتحكم في الوصول ضروريان لتصميم أشباه الموصلات الحديث. بالطبع ، يتم اعتماد التتبع اليدوي على نطاق واسع ، ولكن لمعالجة المشاريع الكبيرة والمعقدة ، تستخدم المزيد من المنظمات الأدوات التي تعمل على أتمتة جزء كبير من العملية ، من المتطلبات إلى التصميم والتحقق. هذا يجعل من السهل تتبع عناوين IP التي تم استخدامها وأين ومتى ، وبالتالي تجنب عمليات الراحة المكلفة في التصميم. يمكن إظهار التغييرات في المتطلبات والإبلاغ عنها في وقت مبكر وبشكل أكثر وضوحًا. تدعم إمكانية التتبع أيضًا تعاونًا أفضل عن بُعد.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن إنشاء "مصدر واحد للحقيقة" ، أو نظام أساسي لإدارة البيانات ، يمكن أن يوحد جميع مكونات البرامج والأجهزة داخل المشروع. حتى الملفات الصغيرة تصبح أسهل في تحديد مكانها وإعادة استخدامها ، وقد يكون هناك الملايين منها داخل المؤسسة ، وليس فقط التصميمات المعقدة الكبيرة. يعتمد مصدر الحقيقة الفردي عادةً على استخدام نظام التحكم في الإصدار ، والذي يوفر رؤية تاريخية وفي الوقت الفعلي لجميع الأصول المعنية ، مع السماح للمستخدمين بمواصلة العمل باستخدام الأدوات والأنظمة المفضلة لديهم.

مصدر واحد للحقيقة مهم أيضًا لتحديد مشكلات التكوين عبر الأنظمة ، في الأجهزة والبرامج ، التي تحجبها تعقيد الأنظمة. وهذا بدوره يجعل من السهل الجمع بين التعاون عبر الفرق الموجودة في أماكن بعيدة ، داخليًا وخارجيًا.

التغلب على تسرب IP

مع إمكانية التتبع والرؤية الشاملة ، يصبح من المجدي تحديد ومنع تسرب IP ، وهو مصدر قلق دائم ومكلف في صناعة أشباه الموصلات. تشمل بعض الأسباب الجذرية المتعاونين المتناثرين ، والتحكم غير الكافي في من يمكنه عرض وتنزيل IP ، وتصدير المستخدمين عن غير قصد IP إلى مصدر غير مصرح به. نظرًا لأن أسواق أشباه الموصلات أصبحت عالمية أكثر من أي وقت مضى ، فإن التخفيف من تسرب IP له أهمية قصوى.

يمر تصميم أشباه الموصلات بفترة تغيير غير مسبوق. ومع ذلك ، فقد قدمت لنا أحداث العام الماضي مخططًا لكيفية التعامل مع التغييرات المطلوبة في التعاون والثقافة. والخبر السار هو أن هناك أدوات متاحة لتوفير إمكانية التتبع المطلوبة لتسهيل إعادة استخدام IP على نطاق واسع مع توفير طبقات الأمان والاتصالات أيضًا من أجل التعاون الفعال.

سيبدو تصميم أشباه الموصلات مختلفًا في المستقبل ، لكن التغييرات التي يسهلها الوباء العالمي ستساعد في دفع الابتكارات التكنولوجية الرئيسية للمضي قدمًا.