西門(mén)子：技術(shù)擴展、設計縮放以及系統擴展是IC設計三大趨勢 2022-05-23
日前，西門(mén)子ED[**]在圣克拉拉舉辦了名為 User2User 的年度用戶(hù)大會(huì )。周二，西門(mén)子 ED[**] 的 IC 部門(mén)執行副總裁 Joseph Sawicki發(fā)表了演講。
以下編譯自SemiWiki：
主持人 Harry Foster 說(shuō)每個(gè)主題演講都像是一場(chǎng) Ted，他們確實(shí)做到了這一點(diǎn)。 Joseph 的主題是，從 IC 到系統——半導體行業(yè)的新機遇。
數字化正在推動(dòng)所有行業(yè)：航空航天、汽車(chē)、消費、電子和半導體、能源、重型、醫療、海洋、工業(yè)。
現在有一個(gè)普遍認知是人工智能無(wú)處不在：傳感器、邊緣計算、5G/無(wú)線(xiàn)通信、云和數據中心。從 1992 年到 2014 年，半導體在電子系統中的份額為 16%，但現在已增長(cháng)到 24% 左右，并且他預測顯示，到 2025 年，電子系統的收入將達到 3.2萬(wàn)億美元，因此是一個(gè)相當龐大的市場(chǎng)規模。
系統公司正在成為 IC 設計的主力軍，例子不勝枚舉：蘋(píng)果、亞馬遜、谷歌、中興、特斯拉、博世、華為、Facebook。代工廠(chǎng)已經(jīng)看到系統公司從 2011 年僅占收入的 1% 增長(cháng)到 2021 年的 21%，這是一個(gè)巨大的增長(cháng)潛力，蘋(píng)果已成為臺積電的第一大客戶(hù)。在 2006 年的 Hot Chips 會(huì )議上，只有 16% 的被接受論文來(lái)自系統公司，而到 2021 年，這一數字已增長(cháng)到33%。可以說(shuō)，系統公司正在推動(dòng)芯片層面的創(chuàng )新。
考慮一下 [**]pple 的歷史，他們的第一個(gè) 64 位應用處理器是在 2013 年推出的，但為什么要這樣做呢？即使在 2022 年，R[**]M 地址空間仍然不需要 64 位。答案是性能，[**]RM 內核可以在 32 位或 64 位模式下運行，而在 64 位模式下運行的性能提高了 31%。
汽車(chē)領(lǐng)域出現了一些新趨勢——汽車(chē)即服務(wù)，沃爾沃計劃到 2025 年通過(guò)服務(wù)實(shí)現 50% 的收入。特斯拉提供 OT[**] (Over The [**]ir) 更新服務(wù)和新功能升級，在初始銷(xiāo)售后增加收入。 Gartner 報告稱(chēng)，到 2025 年，前 10 名汽車(chē) OEM 中的一半將設計自己的芯片，實(shí)際上到 2021 年，10 家中就已經(jīng)有 7 家宣布要開(kāi)發(fā)自己的芯片。福特和 Globalfoundries 將在 IC 設計方面合作，以解決供應鏈問(wèn)題。自 2020 年新冠疫情開(kāi)始以來(lái)，汽車(chē)行業(yè)受到了傷害。
汽車(chē)逐漸電氣化是新 IC 設計開(kāi)始的主要驅動(dòng)力，到 2028 年，每輛汽車(chē)的半導體需求應達到500 美元，因此這是一個(gè) 240億美元的市場(chǎng)。 5G 通信對于汽車(chē)的 OT[**] 更新和服務(wù)非常重要，并且每年增長(cháng) 3 倍。
2015 年連接到互聯(lián)網(wǎng)的傳感器總節點(diǎn)為16億個(gè)，到 2025 年爆發(fā)式增長(cháng)至300億，因此視頻、數據和數據中心的增長(cháng)非常大。
根據 IBS 2021年9月預計，，數據中心內的半導體含量到2030年將增長(cháng)到2420億美元，復合年增長(cháng)率為 14%。
鑒于增長(cháng)市場(chǎng)對半導體的需求，我們的行業(yè)將如何滿(mǎn)足這些需求？ Joseph總結出滿(mǎn)足需求的三大趨勢：
技術(shù)擴展——新節點(diǎn)和 3D IC
設計縮放——硅集成
系統擴展——數字孿生，根據規范驗證設備以及帶有應用的完整軟件堆棧
對于技術(shù)擴展，我們可以看看摩爾定律，它并沒(méi)有完全死掉。看看蘋(píng)果的 [**] 系列處理器，從 2013 年到 2021 年，我們看到晶體管數量從 10 億個(gè)增長(cháng)到 150 億個(gè)，因此它仍然以 15 倍的速度擴展，但是Dennard定律已經(jīng)死了。所以時(shí)鐘頻率在 8 年的時(shí)間框架內并沒(méi)有提高 16 倍。從單核 CPU 性能來(lái)看，Geekbench 的分數從 269 到 1734 不等，所以這似乎也在飛速增長(cháng)。正是因為摩爾定律還在生效，代工廠(chǎng)在最近8年的工藝也得到了不斷發(fā)展。
單片集成正在增長(cháng)，是的，但 3D IC設計也隨之而來(lái)，并結合了創(chuàng )新的封裝。SIP是一種新趨勢。系統和設計技術(shù)的協(xié)同優(yōu)化是成功的必要條件。
在設計縮放方面，有報告聲稱(chēng) 7nm 設計成本為 2.8 億美元，但這是真的嗎？這個(gè)數字聽(tīng)起來(lái)太大了，但趨勢線(xiàn)是真實(shí)的，因為小節點(diǎn)推高了設計和驗證成本。應對成本增加的一種方法是從 RTL 轉向系統級C語(yǔ)音設計。以 NVIDI[**] 為例，正如 2019 年 8 月在 Hot Chips 上報道的那樣，一個(gè)只有 10 名工程師的小團隊在 6 個(gè)月內通過(guò)使用 C++ 和 HLS（高級綜合）方法，為深度學(xué)習推理加速器開(kāi)發(fā)了一種新芯片。谷歌是另一家使用 HLS 來(lái)幫助管理 SoC 設計成本的系統公司。
對于系統擴展我們的想法是創(chuàng )建一個(gè)真正的數字孿生。數字孿生的一個(gè)例子是 P[**]VE360——它是一種通過(guò)交通、人員和車(chē)輛驗證汽車(chē)模型的方法。您可以運行此數字孿生以驗證虛擬模型，或為您的 [**]D[**]S 系統運行軟件，以模擬動(dòng)力、車(chē)輛建模（動(dòng)力傳動(dòng)系統、底盤(pán)、座椅、道路對乘員的影響）。這是一種在生產(chǎn)開(kāi)始前進(jìn)行安全驗證的方法。
最后一個(gè)主題是生命周期管理，考慮一個(gè)擁有數十萬(wàn)刀片服務(wù)器的數據中心，您可以在其中實(shí)時(shí)監控所有刀片服務(wù)器，調試該數據中心的任何可靠性問(wèn)題，并且您可以分析所有嵌入式傳感器數據，從字面上跟蹤數據中心的健康狀況。
總結
一個(gè)萬(wàn)億美元的半導體產(chǎn)業(yè)正在向我們靠近，所以這是一個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻，成為 ED[**] 產(chǎn)業(yè)的一部分，這使得所有這些增長(cháng)成為可能，因為系統設計師正在開(kāi)始新的設計，人工智能無(wú)處不在，車(chē)輛電氣化仍在繼續，以及數字孿生正在被廣泛采用。
來(lái)源：電子工程世界http://news.eeworld.com.cn/manufacture/ic590842.html