Tại sao Semiconductor thiết kế trông rất khác

Nếu năm 2020 thúc đẩy bán dẫn thị trường theo những cấp độ nhu cầu mới, chỉ cần chờ đợi những gì sẽ xảy ra trong năm 2021 và hơn thế nữa.

Fab đã ở mức công suất và chất bán dẫn có thể được tìm thấy trong nhiều sản phẩm và hệ thống hơn, cung cấp năng lượng cho mọi thứ từ thiết bị cá nhân đến xe tự lái. Bất chấp tác động của đại dịch đối với nền kinh tế toàn cầu, Tập đoàn Dữ liệu Quốc tế (IDC) cho biết nhu cầu về chất bán dẫn vẫn mạnh mẽ, được thúc đẩy bởi sự phát triển của điện toán đám mây và các thiết bị hỗ trợ làm việc và học tập từ xa.

Nghiên cứu riêng của nó chỉ ra điều này. Theo Cơ quan dự báo ứng dụng bán dẫn (SAF) của IDC, vào năm 2020, doanh thu bán dẫn trên toàn thế giới đã tăng lên 442 tỷ USD, tăng 5.4% so với năm 2019. IDC hiện đã dự báo rằng thị trường bán dẫn sẽ đạt 476 tỷ USD vào năm 2021, tức là 7.7%. tốc độ tăng hàng năm.

Cũng có một số xu hướng rõ ràng trong ngành. Ví dụ, PWC đã dự đoán rằng thị trường chất bán dẫn liên quan đến AI sẽ đạt 30 tỷ USD vào năm 2022, chiếm tỷ lệ AGR gần 50%. Đồng thời, vẫn còn rất nhiều chỗ cho hệ thống truyền thống trên chip (SoC). Các chip nhớ dự kiến ​​sẽ tiếp tục chiếm thị phần lớn nhất cho đến năm 2022 và chip silicon sẽ thống trị trong vài thập kỷ tới.

Công nghệ và trình phát mới

Các yếu tố khác định hình tương lai của chất bán dẫn bắt nguồn từ công nghệ các hướng, chẳng hạn như sự tập trung ngày càng tăng vào phần cứng nguồn mở. Khi điều đó đạt được đà, nó sẽ thay đổi cách các tổ chức suy nghĩ về thiết kế và sẽ khuyến khích cách tiếp cận hợp tác và hợp tác hơn để phát triển.

IoT đang thúc đẩy nhu cầu về chất bán dẫn tiết kiệm chi phí hơn và ở quy mô lớn hơn. Tương tự, 5G cho phép băng thông cuối cùng hỗ trợ cơ sở hạ tầng rộng lớn, được kết nối với nhau, chẳng hạn như cho giao thông vận tải, kết hợp đầu vào từ nhiều nguồn được kết nối API. Để đạt được quy mô yêu cầu, IP có thể tái sử dụng và chia sẻ dựa trên tiêu chuẩn sẽ là chìa khóa để đáp ứng các yêu cầu thiết kế, nhưng theo cách hỗ trợ phân phối và cộng tác, đồng thời đáp ứng các yêu cầu về an toàn và bảo mật. Nguồn mở có thể là chìa khóa để đạt được quy mô đó.

Bản chất của những người chơi tham gia vào ngành cũng đang thay đổi, chẳng hạn như sự ra đời của các hệ thống tích hợp theo chiều dọc và các công ty bán dẫn phi truyền thống, những người có thể thích tạo ra các thiết bị và nền tảng của riêng họ để kiểm soát tốt hơn. Một ví dụ điển hình về điều này là M1 của Apple, một bộ vi xử lý được thiết kế cho Mac, thúc đẩy cam kết của họ trong việc xây dựng các chức năng chính trong nội bộ. Điều này bổ sung thêm một khía cạnh thú vị khác cho ngành, tăng cạnh tranh và các nguồn đổi mới.

Cộng tác từ xa

Như một xu hướng cần thiết, các nhóm thiết kế bán dẫn đã phải chấp nhận sự hợp tác từ xa trên quy mô chưa từng có. Tất nhiên, ở một mức độ nào đó thì điều đó đã xảy ra, nhưng đại dịch khiến nó trở thành điều cần thiết để tồn tại trong nhiều trường hợp.

Trong những môi trường ảo này, không thể bỏ qua các vấn đề với quy trình xử lý công việc, với việc chia sẻ IP diễn ra trên quy mô rộng hơn nhiều. Giải quyết các vấn đề xung quanh sự cộng tác và bảo mật đã trở thành một ưu tiên và một khi các tổ chức đạt được điều đó, họ sẽ được trang bị kinh nghiệm có thể được sử dụng để cải thiện các quy trình bất kể vị trí, cho dù ở văn phòng thiết kế hay làm việc từ xa.

Dù vậy, bản chất thay đổi của thị trường chất bán dẫn củng cố một số thách thức lâu đời đối với các nhà thiết kế: bắt kịp với sự thay đổi và phức tạp, kiểm soát chi phí, đảm bảo dự án đi đúng hướng và phù hợp với yêu cầu, sau đó đáp ứng thời hạn giao hàng. Nhiều sản phẩm bán dẫn ra mắt không đáp ứng được ngày ra mắt ban đầu. Các yếu tố góp phần có thể bao gồm: khó khăn trong việc cộng tác giữa các nhóm từ xa và phân tán, việc mua lại công ty dẫn đến các silo thiết kế, không giải quyết việc quản lý kích thước dữ liệu thiết kế đang bùng nổ hoặc theo kịp với các môi trường thiết kế phức tạp ngày càng tăng.

Tái sử dụng IP so với chia sẻ quá mức

Tái sử dụng IP từ lâu đã được nói đến như một giải pháp để theo kịp với quy mô phát triển tuyệt đối cần thiết, tránh việc phát minh lại bánh xe không cần thiết, đẩy nhanh thời gian đưa ra thị trường và giảm đáng kể chi phí. Nhiều tài sản có thể được tái sử dụng bao gồm mã nguồn và mã nhị phân cho phần mềm, cộng với IP phần cứng như lõi bộ xử lý cánh tay.

Lý thuyết là đúng, nhưng quản lý thành công việc tái sử dụng IP là một vấn đề khác. Nhiều tổ chức có nhiều hệ thống, bao gồm bộ nhớ dùng chung và quản lý mã nguồn, để lưu trữ và theo dõi tất cả các tệp này, nhưng điều đó gây khó khăn cho việc quản lý - chưa nói đến việc sử dụng lại - các tệp này. May mắn thay, có rất nhiều công cụ và kỹ thuật có thể giúp các nhà thiết kế vượt qua những rào cản đó, nhưng những công cụ đó phải bao gồm một cấu trúc mạnh mẽ và khả năng kiểm soát xung quanh việc tái sử dụng. Trong khi chia sẻ IP là con đường để phát triển nhanh hơn, nó cũng có thể mang lại những rủi ro về quản lý và bảo mật. Khả năng truy xuất nguồn gốc của IP và siêu dữ liệu - ai có quyền truy cập vào cái gì, ở đâu và bằng cách nào họ đang sử dụng những tài sản đó - trở nên cực kỳ quan trọng đối với sự thành công của các dự án.

Cần có sự cân bằng giữa chia sẻ và chia sẻ quá mức, đó là lý do tại sao sự kết hợp của khả năng truy xuất nguồn gốc, khả năng hiển thị và kiểm soát truy cập là điều cần thiết cho thiết kế bán dẫn hiện đại. Tất nhiên, truy xuất nguồn gốc thủ công được áp dụng rộng rãi, nhưng để giải quyết các dự án lớn và phức tạp, nhiều tổ chức đang sử dụng các công cụ tự động hóa phần lớn quy trình, từ yêu cầu đến thiết kế và xác minh. Điều này giúp dễ dàng hơn trong việc theo dõi các IP nào đã được sử dụng, ở đâu và khi nào, đồng thời tránh được các lần thay đổi thiết kế tốn kém. Những thay đổi về yêu cầu có thể được hiển thị và thông báo sớm hơn và rõ ràng hơn. Khả năng truy xuất nguồn gốc cũng hỗ trợ cộng tác từ xa tốt hơn.

Ngoài ra, việc tạo ra một 'nguồn sự thật duy nhất', hay nền tảng quản lý dữ liệu, có thể hợp nhất tất cả các thành phần phần mềm và phần cứng trong một dự án. Ngay cả những tệp nhỏ cũng trở nên đơn giản hơn để định vị và sử dụng lại, và có thể có hàng triệu tệp trong một doanh nghiệp, không chỉ những thiết kế phức tạp lớn. Một nguồn sự thật thường dựa trên việc sử dụng hệ thống kiểm soát phiên bản, cung cấp khả năng hiển thị lịch sử và thời gian thực về tất cả các nội dung liên quan, đồng thời cho phép người dùng tiếp tục làm việc với các công cụ và hệ thống ưa thích của họ.

Một nguồn sự thật duy nhất cũng rất quan trọng để xác định các vấn đề cấu hình trên các hệ thống, trong phần cứng và phần mềm, được che đậy bởi sự phức tạp của hệ thống. Đổi lại, điều đó làm cho việc cộng tác với nhau giữa các nhóm được định vị từ xa trở nên dễ dàng hơn, cả bên trong và bên ngoài.

Khắc phục rò rỉ IP

Với khả năng xác định nguồn gốc và khả năng hiển thị toàn diện, việc xác định và ngăn chặn rò rỉ IP trở nên khả thi hơn, một mối quan tâm lâu năm và tốn kém trong ngành công nghiệp bán dẫn. Một số nguyên nhân gốc rễ bao gồm cộng tác viên phân tán, không kiểm soát được ai có thể xem và tải xuống IP và người dùng vô tình xuất IP sang một nguồn trái phép. Với thị trường bán dẫn ngày càng trở nên toàn cầu, việc giảm thiểu rò rỉ IP là điều tối quan trọng.

Thiết kế chất bán dẫn đang trải qua một thời kỳ thay đổi chưa từng có. Tuy nhiên, những sự kiện của năm ngoái đã cho chúng ta một bản thiết kế chi tiết về cách xử lý những thay đổi cần thiết đối với sự cộng tác và văn hóa. Tin tốt là có các công cụ có sẵn để cung cấp khả năng truy xuất nguồn gốc cần thiết để tạo điều kiện tái sử dụng IP trên quy mô lớn đồng thời cung cấp các lớp bảo mật và giao tiếp để cộng tác hiệu quả.

Thiết kế bán dẫn sẽ khác trong tương lai, nhưng những thay đổi được tạo ra bởi một đại dịch toàn cầu sẽ giúp thúc đẩy những đổi mới công nghệ lớn trong tương lai.