Warum Halbleiter Design soll ganz anders aussehen
Wenn 2020 die vorantreibt Halbleiter Um den Markt auf ein neues Nachfrageniveau zu bringen, warten Sie einfach ab, was das Jahr 2021 und darüber hinaus bereithält.
Fabs sind bereits ausgelastet und Halbleiter sind in mehr Produkten und Systemen zu finden, die alles von persönlichen Geräten bis zu selbstfahrenden Fahrzeugen antreiben. Trotz der Auswirkungen der Pandemie auf die Weltwirtschaft ist die Nachfrage nach Halbleitern nach Angaben der International Data Corporation (IDC) nach wie vor stark, was auf das Wachstum bei Cloud Computing und Geräten zur Unterstützung von Fernarbeit und Lernen zurückzuführen ist.
Die eigene Forschung bestätigt dies. Laut IDCs Semiconductor Applications Forecaster (SAF) stieg der weltweite Umsatz mit Halbleitern im Jahr 2020 auf 442 Milliarden US-Dollar, was einer Steigerung von 5.4% gegenüber 2019 entspricht. IDC hat nun prognostiziert, dass der Halbleitermarkt im Jahr 476 2021 Milliarden US-Dollar erreichen wird, was 7.7% bedeuten würde Wachstumsrate gegenüber dem Vorjahr.
Auch in der Branche gibt es einige klare Trends. Zum Beispiel hat PWC vorausgesagt, dass der Markt für AI-bezogene Halbleiter bis 30 2022 Milliarden US-Dollar erreichen wird, was einer AGR von fast 50% entspricht. Gleichzeitig gibt es immer noch einen Platz für traditionelle Systeme auf Chips (SoCs). Speicherchips werden voraussichtlich bis 2022 weiterhin den größten Marktanteil halten, und Siliziumchips werden in den nächsten Jahrzehnten dominieren.
Neue Technologien und Akteure
Weitere Faktoren, die die Zukunft der Halbleiter prägen, ergeben sich aus Technologie Richtungen, wie zum Beispiel ein wachsender Fokus auf Open-Source-Hardware. Wenn dies an Dynamik gewinnt, wird es die Art und Weise verändern, wie Organisationen über Design denken, und einen kollaborativeren und partnerschaftlicheren Entwicklungsansatz fördern.
Das IoT treibt die Nachfrage nach kostengünstigeren Halbleitern in größerem Maßstab voran. In ähnlicher Weise ermöglicht 5G der Bandbreite, endlich eine große, miteinander verbundene Infrastruktur zu unterstützen, beispielsweise für den Transport, indem Eingaben von mehreren mit der API verbundenen Quellen kombiniert werden. Um die erforderliche Skalierung zu erreichen, wird standardbasiertes wiederverwendbares und gemeinsam nutzbares IP der Schlüssel sein, um die Designanforderungen zu erfüllen, jedoch auf eine Weise, die die Verteilung und Zusammenarbeit unterstützt und gleichzeitig die Sicherheitsanforderungen erfüllt. Open Source könnte ein Schlüssel sein, um diese Größenordnung zu erreichen.
Die Art der an der Branche beteiligten Akteure ändert sich ebenfalls, beispielsweise durch die Einführung vertikal integrierter Systeme und nicht traditioneller Halbleiterunternehmen, die möglicherweise lieber eigene Geräte und Plattformen für eine bessere Kontrolle erstellen. Ein gutes Beispiel dafür ist Apples M1, ein Prozessor für Mac, der das Engagement für den internen Aufbau wichtiger Funktionen fördert. Dies fügt der Branche eine weitere interessante Dimension hinzu, die den Wettbewerb und die Innovationsquellen erhöht.
Remote-Zusammenarbeit
Halbleiter-Designteams waren ebenso eine Notwendigkeit wie ein Trend und mussten sich auf eine beispiellose Remote-Zusammenarbeit einstellen. Natürlich geschah dies bis zu einem gewissen Grad bereits, aber die Pandemie machte es in vielen Fällen zur Überlebensnotwendigkeit.
In diesen virtuellen Umgebungen konnten Probleme mit Workflow-Prozessen nicht mehr ignoriert werden, da die gemeinsame Nutzung von IP in einem viel größeren Maßstab erfolgte. Die Lösung von Problemen im Zusammenhang mit Zusammenarbeit und Sicherheit hat Priorität. Sobald Unternehmen dies erreicht haben, verfügen sie über Erfahrung, mit der Prozesse unabhängig vom Standort verbessert werden können, unabhängig davon, ob sie sich im Konstruktionsbüro befinden oder remote arbeiten.
Unabhängig davon verstärkt die sich verändernde Natur des Halbleitermarktes einige jahrhundertealte Herausforderungen für Designer: Schritt halten mit Veränderungen und Komplexität, Kostenkontrolle, Sicherstellen, dass ein Projekt auf dem richtigen Weg und im Einklang mit den Anforderungen bleibt, und anschließende Einhaltung der Lieferfristen. Viele Produkteinführungen von Halbleiterprodukten erfüllen nicht das ursprüngliche Startdatum. Zu den Faktoren, die dazu beitragen können, gehören: die Schwierigkeit der Zusammenarbeit zwischen entfernten und verteilten Teams, Unternehmensakquisitionen, die zu Entwurfssilos führen, das Management explodierender Entwurfsdatengrößen nicht zu berücksichtigen oder mit zunehmenden komplexen Entwurfsumgebungen Schritt zu halten.
IP-Wiederverwendung versus Over-Sharing
Die Wiederverwendung von geistigem Eigentum wird seit langem als Lösung bezeichnet, um mit dem Umfang der erforderlichen Entwicklungen Schritt zu halten, unnötige Neuerfindungen des Rads zu vermeiden, die Markteinführungszeit zu verkürzen und die Kosten drastisch zu senken. Eine Vielzahl von Assets kann wiederverwendet werden, darunter Quellcode und Binärdateien für Software sowie Hardware-IP wie Arm-Prozessorkerne.
Die Theorie ist solide, aber eine erfolgreiche Verwaltung der IP-Wiederverwendung ist eine andere Sache. Viele Unternehmen verfügen über mehrere Systeme, einschließlich gemeinsam genutzter Laufwerke und Quellcodeverwaltung, um all diese Dateien zu speichern und zu verfolgen. Dies macht es jedoch schwierig, diese Dateien zu verwalten oder gar wiederzuverwenden. Glücklicherweise gibt es eine Vielzahl von Werkzeugen und Techniken, mit denen Designer diese Hindernisse überwinden können. Diese müssen jedoch eine starke Struktur und Kontrolle bei der Wiederverwendung aufweisen. Die gemeinsame Nutzung von geistigem Eigentum ist zwar der Weg zu einer schnelleren Entwicklung, kann jedoch auch Risiken in Bezug auf Verwaltung und Sicherheit mit sich bringen. Die Rückverfolgbarkeit von IP- und Metadaten - wer hat Zugriff auf was, wo und wie sie diese Assets verwenden - wird für den Erfolg von Projekten von entscheidender Bedeutung.
Es ist ein Gleichgewicht zwischen Freigabe und Überfreigabe erforderlich, weshalb eine Kombination aus Rückverfolgbarkeit, Sichtbarkeit und Zugriffskontrolle für das moderne Halbleiterdesign unerlässlich ist. Natürlich ist die manuelle Rückverfolgbarkeit weit verbreitet, aber um große und komplexe Projekte anzugehen, verwenden immer mehr Unternehmen Tools, die einen Großteil des Prozesses von den Anforderungen bis zum Design und zur Verifizierung automatisieren. Dies macht es einfacher zu verfolgen, welche IPs wo und wann verwendet wurden, und vermeidet wiederum kostspielige Antworten im Design. Änderungen der Anforderungen können früher und klarer aufgedeckt und kommuniziert werden. Die Rückverfolgbarkeit unterstützt auch eine bessere Remote-Zusammenarbeit.
Darüber hinaus können durch die Erstellung einer einzigen Quelle der Wahrheit oder einer Datenverwaltungsplattform alle Software- und Hardwarekomponenten innerhalb eines Projekts vereint werden. Selbst kleine Dateien lassen sich einfacher finden und wiederverwenden, und es kann Millionen von Dateien in einem Unternehmen geben, nicht nur die großen komplexen Designs. Eine einzige Quelle der Wahrheit basiert in der Regel auf der Verwendung eines Versionskontrollsystems, das Echtzeit- und historische Einblicke in alle beteiligten Assets bietet und es Benutzern ermöglicht, weiterhin mit ihren bevorzugten Tools und Systemen zu arbeiten.
Eine einzige Quelle der Wahrheit ist auch entscheidend für die Identifizierung systemübergreifender Konfigurationsprobleme in Hardware und Software, die durch die Komplexität der Systeme maskiert werden. Dies erleichtert wiederum die interne und externe Zusammenarbeit zwischen entfernt gelegenen Teams.
IP-Leckage überwinden
Mit umfassender Rückverfolgbarkeit und Sichtbarkeit wird es einfacher, IP-Leckagen zu identifizieren und zu verhindern, ein beständiges und kostspieliges Problem in der Halbleiterindustrie. Einige der Hauptursachen sind verteilte Mitarbeiter, unzureichende Kontrolle darüber, wer IP anzeigen und herunterladen kann, und Benutzer, die versehentlich IP in eine nicht autorisierte Quelle exportieren. Da die Halbleitermärkte immer globaler werden, ist die Minderung von IP-Leckagen von größter Bedeutung.
Das Halbleiterdesign befindet sich in einer Phase beispielloser Veränderungen. Die Ereignisse des letzten Jahres haben uns jedoch einen Entwurf gegeben, wie wir mit den notwendigen Änderungen in Bezug auf Zusammenarbeit und Kultur umgehen sollen. Die gute Nachricht ist, dass Tools verfügbar sind, die die erforderliche Rückverfolgbarkeit bieten, um die Wiederverwendung von IP in großem Maßstab zu erleichtern und gleichzeitig die Sicherheits- und Kommunikationsebenen für eine effektive Zusammenarbeit bereitzustellen.
Das Halbleiterdesign wird in Zukunft anders aussehen, aber die durch eine globale Pandemie ausgelösten Veränderungen werden dazu beitragen, wichtige technologische Innovationen voranzutreiben.