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當(dāng)前和未來半導(dǎo)體設(shè)計(jì)中的存在的問題

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫 ? 來源:半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫 ? 2023-06-20 15:56 ? 次閱讀
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CEO們的展望。

本文主要圍繞芯片設(shè)計(jì)的變化進(jìn)行討論,參與討論的有:半導(dǎo)體工程與Siemens Digital Industries Software的 IC EDA 執(zhí)行副總裁 Joseph Sawicki ;還有PDF Solutions總裁兼首席執(zhí)行官 John Kibarian ;Ansys半導(dǎo)體事業(yè)部總經(jīng)理兼副總裁John Lee ;是德科技PathWave 軟件解決方案副總裁兼總經(jīng)理 Niels Faché ;IC Manage總裁兼首席執(zhí)行官Dean Drako;Simon Segars,Arm前首席執(zhí)行官兼沃達(dá)豐董事會董事;Real Intent 總裁兼首席執(zhí)行官 Prakash Narain。

SE:當(dāng)你設(shè)計(jì)一個復(fù)雜的芯片時,你怎么知道你正在看的是好的數(shù)據(jù)?

Narain:我們專注于一個非常具體的問題。如果你關(guān)注安全或產(chǎn)品生命周期管理,則必須對其進(jìn)行量化。但是現(xiàn)在我們要使用那個函數(shù),所以你必須為它做好計(jì)劃。它必須成為戰(zhàn)略的一部分,在這種情況下必須簽署所有其他需要改進(jìn)的變量。歸根結(jié)底,工作流程中它是一組離散的簽核步驟,需要經(jīng)過這些步驟才能找到合理的失敗點(diǎn)并制定計(jì)劃。

Faché:數(shù)據(jù)管理是我們都需要的核心能力。它是來自我們所有工具的模擬數(shù)據(jù)。我們的測試設(shè)備正在生成大量數(shù)據(jù)。真正的關(guān)鍵是要確保有一個很好的方法來探索數(shù)據(jù)并標(biāo)記它。這使你可以將該數(shù)據(jù)與特定設(shè)計(jì)或測試設(shè)置或生成數(shù)據(jù)的條件相關(guān)聯(lián),然后可以從中獲得洞察力。比較模擬和測試,查看相關(guān)性,并使用它來改進(jìn)設(shè)計(jì)并預(yù)測實(shí)際產(chǎn)品的行為方式。這就是為什么數(shù)據(jù)管理是一項(xiàng)關(guān)鍵能力。

SE:但是數(shù)據(jù)共享是個大問題。許多關(guān)鍵數(shù)據(jù)都來自晶圓廠。它如何在一個組織中傳遞,以便與芯片架構(gòu)師和設(shè)計(jì)到制造鏈的其他部分共享?

Kibarian:這個行業(yè)的每個人都非常神秘,但我們是世界上協(xié)作程度最高的行業(yè)。我們以某種方式設(shè)法共享數(shù)據(jù),并以一種尊重的方式進(jìn)行。有各種各樣的協(xié)議可以讓這一切正常進(jìn)行——你如何共享數(shù)據(jù),你如何將它存儲在云中,零信任所需的加密量。然后是人們正在玩的類似科幻小說的東西,比如數(shù)據(jù)的同態(tài)加密。我們也嘗試過很多這樣的事情,但今天它真的是關(guān)于誰可以看到什么數(shù)據(jù)的協(xié)議。今天,PDF 為世界各地的客戶存儲了數(shù)據(jù),因此我們只處理其中的一部分。但在未來,我們可以使用允許處理數(shù)據(jù)的加密技術(shù)做更多的事情。

Lee:數(shù)據(jù)太多,因?yàn)榭梢陨纱罅繑?shù)據(jù),而且對這些數(shù)據(jù)的處理也存在問題。這就是 AI/ML 可以而且確實(shí)有幫助的地方。與此同時,我們實(shí)際上沒有足夠的數(shù)據(jù),這又回到了覆蓋面。系統(tǒng)規(guī)模越來越大,因此永遠(yuǎn)無法獲得完整的覆蓋范圍。人工智能也可以提供幫助。我想再對數(shù)據(jù)發(fā)表評論。如果看一家公司,假設(shè)他們在做 3D-IC,他們有芯片團(tuán)隊(duì),他們有封裝團(tuán)隊(duì)。這些團(tuán)隊(duì)使用的數(shù)據(jù)可能非常粗糙,例如電子表格或電子郵件,上面寫著:“嘿,去看看這個文件。”因此,存在于半導(dǎo)體設(shè)計(jì)之外的許多地方的數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)際上并沒有在 EDA 社區(qū)內(nèi)得到解決。

SE:目前使用的大多數(shù)小芯片都是由大型芯片制造商在內(nèi)部開發(fā)的。隨著我們越來越多地進(jìn)入虛擬市場,我們?nèi)绾未_保所有這些小芯片都能按預(yù)期工作并且具有一致的特征?這甚至?xí)鹱饔脝??這真的只是IP市場的延伸嗎?

Segars:你可以從兩個方面考慮 IP。你可以向人們發(fā)送 RTL(軟 IP)以創(chuàng)建可用的軟件。你必須擁有最新的功能。你必須在某個過程中實(shí)施它以獲得類似的性能結(jié)果,然后才能開始使用它。在小芯片中運(yùn)送庫或內(nèi)存的復(fù)雜性意味著你現(xiàn)在已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)它。然后,在你鎖定它的那一刻,有人想要一些稍微不同的東西。然后你在證明它、構(gòu)建它和發(fā)送它方面所做的所有工作都被淘汰了。因此,使用小芯片需要進(jìn)行一些轉(zhuǎn)變。但這是一種切實(shí)可行的前進(jìn)方式,人們一旦完成它們就會對小芯片感到非常滿意。我確實(shí)認(rèn)為有巨大的潛力能夠優(yōu)化數(shù)字領(lǐng)域的一切,將其與一些模擬、硅光子學(xué)、電源以及所有這些都放在一個封裝中。對我來說,這為集成、性能和能源效率開辟了新的維度?,F(xiàn)在是所有領(lǐng)域的黑帶人士都在做這件事。但這創(chuàng)造了巨大的潛力。

Sawicki:這里有兩個比喻,它們都指向不同的方向。一種是我們這個行業(yè)已經(jīng)存在了一段時間的IP,你把相對復(fù)雜的系統(tǒng)放在一起,你可以現(xiàn)成地買。當(dāng)它們集成到你的芯片中時,你將獲得定制選項(xiàng),使你能夠以有趣的方式優(yōu)化整體系統(tǒng)性能。另一個比喻是,這些小芯片就像你帶到板上的封裝部件,這讓你有機(jī)會不必承擔(dān)所有的研發(fā)成本,但你仍然可以獲得這種靈活性。隨著越來越多的人接受這一挑戰(zhàn),你可以確定目前它在哪里發(fā)揮作用并控制整個事情。賽靈思是第一個?,F(xiàn)在英特爾AMD 正在做所有這些事情。我們回到同一個模型嗎?這是一個有趣的困境。

SE:在將小芯片組裝在一起并制造整個系統(tǒng)之前,我們將如何測試這些小芯片?

Faché:如果你看小芯片,并且你有物理設(shè)計(jì),它需要大量的物理模擬——電磁和熱。市面上有很多工具,但關(guān)鍵是應(yīng)用這些工具來解決它們最適合的問題,并將它們集成到整個工作流程中,這樣你就不會離開高度專業(yè)化的工具到另一個專門的工具。在這種情況下,你將不得不處理數(shù)據(jù)傳輸,這會花費(fèi)很多時間,因?yàn)榭赡軙霈F(xiàn)很多與之相關(guān)的錯誤。你需要合適的工具來完成這項(xiàng)工作,并且必須將其集成到整個工作流程中。

Lee:我們致力于開發(fā)不只是針對某個時間點(diǎn)的產(chǎn)品。如果你查看汽車中的系統(tǒng),你會希望它運(yùn)行 10 多年。因此,機(jī)載傳感器、機(jī)載數(shù)據(jù)輸入/數(shù)據(jù)輸出非常重要,無論是預(yù)測試還是貫穿零件的整個生命周期。問題是我們可以獲得盡可能多的數(shù)據(jù),但我們無法衡量很多數(shù)據(jù)。這是 AI/ML 和基于多物理的模型的機(jī)會。

Drako:小芯片與 30 年前的多芯片模塊沒有什么不同。它很混亂,很難測試,但我們已經(jīng)做了 30 年了。今天有點(diǎn)難,但我們會解決的。那里沒有神奇的東西。就設(shè)備之間的集成而言,它與我們在 1970 年代擁有的 TTL 數(shù)據(jù)手冊沒有什么不同。這是 CPU 內(nèi)核等,但是我們將使用其他一些基板而不是電路板。我們會非常擅長的,那里不需要瘋狂的創(chuàng)新。但在數(shù)據(jù)方面,我們有生產(chǎn)數(shù)據(jù)、測試數(shù)據(jù)、成品率數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。然后我們有了一個設(shè)計(jì),并且有不同的數(shù)據(jù)堆。有了人工智能,我們就有了一堆全新的數(shù)據(jù),即訓(xùn)練數(shù)據(jù)。如果你考慮一下我們在 EDA 行業(yè)中使用的數(shù)據(jù),它可以分為四五個截然不同的堆。我們有一個用于分發(fā)和管理該數(shù)據(jù)的系統(tǒng),并圍繞該系統(tǒng)設(shè)置了一個流程,因此我們不會在工程師和電子郵件之間發(fā)送電子表格來進(jìn)行交接。我們的客戶為他們的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)做那種事情。但訓(xùn)練數(shù)據(jù)是 EDA 行業(yè)不處理的全新數(shù)據(jù)集。

SE:你有這些數(shù)據(jù),但你現(xiàn)在也有這些其他元素進(jìn)入設(shè)計(jì),即芯片被用于任務(wù)和安全關(guān)鍵應(yīng)用程序,它們應(yīng)該持續(xù)更長時間。我們?nèi)绾翁岣咂湔麄€生命周期的可靠性?必須改變什么?

Kibarian:人們現(xiàn)在在現(xiàn)場使用芯片來收集數(shù)據(jù)。有像 ISO 26262 這樣的標(biāo)準(zhǔn)說你要在現(xiàn)場測試芯片,并且數(shù)據(jù)會返回。你需要有來自制造業(yè)的數(shù)據(jù)來與之進(jìn)行比較。我們需要制定標(biāo)準(zhǔn)的其中一件事是確保數(shù)據(jù)不會在某個地方傳輸,并且它是安全的,從區(qū)塊鏈或其他技術(shù)開始,以確保來自制造的信息確實(shí)是那里的數(shù)據(jù)。每當(dāng)有 RMA 時,總會有人爭論為什么數(shù)據(jù)是這樣的?如果那個芯片壞了,那么其他芯片也可能壞了。向我證明這些是你唯一要召回的芯片。這總是發(fā)生在芯片制造商和它的客戶之間,并提供成品率數(shù)據(jù)。零信任還有另一個問題。除了加密之外,這意味著當(dāng)你作為供應(yīng)商說你將數(shù)據(jù)存儲 20 年時,你將存儲它而不更改它來支持你的需求。所以除了加密,除了長期存儲,除了芯片上的遙測之外,你還需要處理你正在配對的數(shù)據(jù)是否被更改或操縱。這就是區(qū)塊鏈技術(shù)不斷改進(jìn)的地方。它是不可變的。它沒有改變。

Narain:如果你有一個關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序,你需要將診斷和恢復(fù)的能力設(shè)計(jì)到系統(tǒng)中。這需要從你正在構(gòu)建的這個特定系統(tǒng)的非常高的層次上進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。你必須弄清楚你的可靠性策略和實(shí)施,并確保它運(yùn)作良好。驗(yàn)證要求你識別單點(diǎn)故障并確保它們被覆蓋。然后,什么是工具和驗(yàn)證機(jī)制?所以需求是消除單點(diǎn)故障,然后創(chuàng)建工具和驗(yàn)證機(jī)制。

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原文標(biāo)題:當(dāng)前和未來半導(dǎo)體設(shè)計(jì)中的存在的問題

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