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没有它如何继续芯片设计创新?

来源:互联网

Paul Teich是TiriasResearch的首席分析师。他在最近的DAC会议上发表了挑衅性演讲,“IsIntegrationLeavingLessforoomingDesignInnovation?”答案并不像看起来那么简单。

“整合曾经是添加硅的能力的驱动力,”Teich说。 “相反,它将用于将完整系统的更多功能集成到单个硬件系统上。”

DAC展馆的PaulTeich,摄影:JesseAllen

Teich说IP越来越复杂。他解释说,用于产生最佳存储器,无线电或逻辑的过程正变得非常不同,使我们从系统级(SoC)转向系统级封装(SiP)。 “对于SoC,你必须将所有东西集成在同一个芯片上,因此获取IP非常重要。对于SiP来说,重点是合作伙伴和包装。我们现在看到的是包装上的很多创新。很多人都试图协作,以便他们可以获得其他人的最佳知识。每当我尝试将所有内容整合到模具中时,您会感觉自己喜欢在设计工程资源中进行系统设计。方面是失败主张。“

在讨论了一些着名的SiP产品之后,他谈到了基于硬件构建的更高级别的系统和服务。 “从创新的方向来看,我认为它不会进入片上系统设计的整合过程,因为它的方向是封装单个芯片,散热并确保从中获得清晰的无线电信号每个制作物联网(IoT)设计的人都必须记住,我在物联网中意味着产品不是单独工作的。当你决定需要在产品中加入什么产品时,你必须决定一些本地产品。还要考虑更深层次背后的云。你需要竞争的是每个人都会将从物联网收集的数据传输到云端进行数据收集,分析和一些模式级别。结论。“

那么,这个行业的其他人对此有何看法,他们认为创新的方向是什么? SemiconductorEngineering与硬件和系统设计领域的人们谈到了——,发现在一些不同的地方,创新仍然令人印象深刻。

服务产品

媒体当然会关注新市场和新的收入来源,特别是那些与云有关的收入来源。服务已成为赚钱机器,而不是产品。但在芯片级,这些市场中的每一个都需要定制或半定制的硬件和软件。虽然集成是其中的关键部分,但它基本上不是一个通用的设计。

“今天,它已经从一个应用程序转变为一个可以影响社会的东西。”Lanzatech Ventures董事总经理卢西奥·兰扎说:“我们正处于这个阶段。例如,新一代人不喜欢花时间在商场里散步。这是浪费时间。他们不需要知道商场里的任何人,他们可以在Facebook上了解。“

在DAC主题演讲中,JoeCostello谈到了Enlighted最初如何开发物联网边缘设备。该公司的目的是了解市场以增加收入。如今,该公司正在根据其创建的平台销售服务。 “你必须放弃公司在前五年创造的大部分内容。你必须把垂直线变成一系列水平线来赢得世界,这是非常困难的。这是扩展的方式。“/p>

兰扎完全同意这一点:“我可以预见,一旦你拥有了数字和网络的数字集合,你就可以对事物进行平衡。既然你有一个可以构建很多东西的平台,那么下一步就是试着找出这些层面的哪个垂直区域会向上发展并取得成功。“

水平线的概念随着时间的推移而发生变化。 “在它上面有很多软件和服务层,”OneSpinSolutions的DaveKelf说道。 “软件的下层变得越来越像硬件。因为这成为一个更大的问题,更低级别的模块开始商业化。为更高级别的模块服务。在最高级别,有很多东西可以创新“。

开发垂直线进行测试,推广成横线,然后出现新的垂直线,这样的周期是技术创新的核心。集成和技术进步使我们能够构建更大的平台,所有这些平台都带来了越来越多的创新。技术创新的速度并未放缓。

但价值观之间可能存在脱节。 Kelf说:“如果你是一家硬件IP公司,并开发了一些复杂的物联网模块,赚钱的唯一方法就是让其他人使用这些模块来创建应用程序。在更高层次上,创建任何服务。你可以赚钱;所以在硬件本身,你可能具有规模经济和缺乏实用价值。“

超音速首席技术官Drew Wingard对此表示赞同。 “在硬件成为王者的时代,系统公司仍然比硬件公司赚更多的钱。系统公司通过构建硬件来增加价值,那些做硬件的人永远不会得到那些做系统的人。利“。

系统选择

许多人认为该系统是一个横向平台,但即使这个领域有很多选择,最终的决定也会产生非常广泛的影响。 “一位行业高管最近与我分享了一项研究,该研究表明集中处理且未在边缘处理的系统具有最佳的电源效率和性能,”Uniquify,Inc。营销副总裁Graham Bell表示。本地处理需要自己的软件堆栈。通过消除软件堆栈的边缘并将所有输入发送到中央处理器,可以实现更有效的封闭系统。此方法更具针对性,因此需要进行更多自定义。创新“。

这当然不是当今市场上许多或一些非常成功的产品背后的观点。 Lanza说:“停下来思考一下。如果我们想将计算机应用到更多的社交方面,计算机可能需要学习更多的软件尺寸,而不仅仅是计算机的速度。为了学习,CPU必须更快?上一次我看到人类,我们脑中没有超快的电脑。“

我们现在可能依赖于集中式计算,但这仅仅是因为我们仍在等待创造新的视野,它将把计算能力放到更小的设备上;这可能不遵循我们遵循的道路。 Kelf补充说:“我们不能依赖相同的硬件设计然后扩展。我们知道有一些新的方法,我们不能继续保持相同的设计。我们需要考虑用于解决的新硬件结构问题,不仅仅依赖于性能。“

硬件,系统和服务是否越走越远? “集成度越高,从业人员越接近硬件系统的限制,他们必须更多地考虑软件在硬件上的工作,”Wingard说。 “这意味着芯片开发人员将越来越像硬件系统设计师,这并没有改变这种情况。硬件系统设计师并不具备所有功能,但实际系统公司决定如何处理硬件系统他们需要什么软件,他们将运行什么样的应用程序或者他们可以销售什么样的服务。这些服务和硬件之间的级别数量实际上在减少。“

创新的新方向

尽管摩尔定律可能正在放缓,但它不太可能在芯片设计领域停滞不前。摩尔定律减速的威胁带来了其他领域的创新,例如包装。 “系统设计的下一次发展有可能发生在基于基板的多芯片系统领域,其中一些是10/7 nm,另一些则是26/16 nm。” Cadence Design IP营销总监Tom Wong说:“由于智能手机的尺寸,性能和低功耗要求,我们目睹了POP(封装堆叠技术)和低成本2.5Dinterposer的大规模应用。在数据中心和企业领域,我们已经看到了应用非常高端的2.5Dinterposer技术,而3D封装也用于网络应用的高性能存储子系统。“

还有很多可能性,我们可能只看到冰山一角。 “系统级封装为其他系统IP提供了另一个维度,例如MEMS,传感器,无源器件,RF和存储器,”Bell说。 “在使用尖端工艺强制芯片上的所有IP之前,该解决方案具有更低的成本和更高的效率。每个IP都可以使用适合其特定应用的硅工艺节点。这种类型的异构集成有助于定制和大量不同可能应用的创新。

片上创新

芯片内部仍有很大的创新和差异化空间。 “SoC架构,硬件/软件分区,设计方法和封装都是创新,”Mobiveil CEORaviThummarukudy说。 “性能,功耗和成本也提供了很大的差异化。”

事实上,有些人认为新的创新浪潮才刚刚开始。 “正如Makimoto的Wave所预测的那样,半导体商业在标准产品(ASSP)和定制产品(ASCP)之间循环,”Cadence的Wong表示。 “我们最近看到了来自SoC产品的应用处理器。该公司的“标准解决方案”已成为主要消费设备制造商的“定制解决方案”。创新已从专业供应商转向OEM,因为他们还建立了自己的内部设计团队。随着公司变得垂直,一些重新聚合正在发生。这只是另一个周期的开始。“

“如果我们通过结合IP开发芯片,这可以避免硬件创新吗?”Wingard问道。 “我认为这只是改变——未被使用的方式,而是被称为标准单元(标准单元的基本元素)来构建数字组件。这不会伤害创新。这只是意味着您可以使用更高级别的构建块进行开发。因此,基于IP的设计方法允许芯片设计人员更好地选择系统,以便更好地进行优化,因为他们不必在细节上花费太多时间。“

今天的设计有很多互动元素。 “设计人员可以使用预先验证的子系统,这使他们可以专注于最终应用,而不是花费大量时间来构建基本的基础设施和功能,”SoCSolutions总裁Jim Bruuser说。 “创新和差异化是关于最终的应用。有用的独特功能(自定义IP),例如特殊传感器,特殊无线电甚至是特殊的安全算法。“

IP集成还存在多个级别的问题。 “选择IP的过程要求AS集成商考虑所有与系统相关的硬件和软件分区问题和挑战。” Open-Silicon业务开发和IP解决方案高级主管Elias Lozano表示,“IP不能被认为是单一的RTL或HardIP模块应被视为解决片上/片外封装问题的组件芯片的内部挑战。这个IP如何影响功率,多电压域和新优化的时钟方案?困难不在于这个IP,而是领域专家(人力资本)需要了解所有这些问题;他们可以为他们的应用提出创造性和具有成本效益的解决方案。“

Wingard说:“我从不相信提供集成技术可以抹去人们的创新能力。我希望通过简化组合,我可以提高他们的创新能力。”

还有成本因素。 Thummarukudy说:“开发标准IP模块的成本大约是第三方许可证的三到五倍。如果您需要30%的成本来获得经过验证的成熟模块并自行设计和开发,那么在经济上是不合理的。 “

该架构也很重要,不久前就已经证明了这一点。 “Apple的第一个真正的设计震惊了市场,因为它们使GPU面积是CPU面积的四倍,”Wingard说。 “这是一个革命性的举动。应用处理器一直是50平方毫米。尺寸,因为诺基亚曾经说他们只想投入X美元,而且只能用这么多钱开发这么多。苹果开发了2.5时间更长。他们做出了不同的选择,世界不再没有回到过去。“

模块内的创新

模块层面也有创新空间。 “知识产权处于价值链的最底层,因此我看到知识产权层面的创新机会越来越多,”萨维奇说。 “此外,IP公司正在为其客户提供定制IP服务,允许他们增加一些差异化。通常这种定制是由他们的客户(系统公司)推动的。”

即使是最基本的模块也在发生变化。 Lanza声称:“一切都与记忆有关。这是基本单位。快速连接记忆和他们的内容。这就是我们的大脑工作的方式,这需要在计算机中发生。记忆技术已经发展到任何其他技术。快。”

标准也在不断发展。 “USB标准正在不断发展。为了优化成本,您只需要一个标准,一个支持多种模式,例如DisplayPort和HDMI,您可以在芯片中有效地选择它们。” Synopsys解决方案集团营销副总裁John Koeter说:“这只是标准中不断创新的案例。”

“所有设计IP都不相同,”贝尔说。 “例如,考虑DDR接口IP。虽然市场上有很多参与者,但只有一个拥有16项专利的创新架构。这可以为系统提供更好的性能,更小的尺寸,更低的功耗和更高的可靠性。”/p>

还有一些有趣的方法可以使低级别模块成为高水平的收入来源。 Koeter补充道:“我们的产品是信任/安全模块的硬件基础。它为启动设备并在线授权提供了安全的硬件基础。这种安全可靠的执行环境支持无线更新,因此它可以安全升级。这带来了一个可以为用户提供服务的安全区域,例如关键配置,或者最终用户服务,如视频流和手机银行。我们已经看到了通过合作伙伴关系的发展道路。我们不仅可以从销售中受益每个芯片,但我们也可以从这些芯片中发生的每笔交易中受益。“

工具,方法和流程

创新所需的工具也在发生变化。 “虽然仍然高度依赖'芯片',但我们的行业正在迅速摆脱以国王为中心的'以芯片为中心'的时代,并迈向以系统为中心的设计的新时代。”ESDAlliance执行董事Bob Smith说,“它预计会有更多创业公司通过将日益普及的IP作为构建模块来解决系统设计的自动化问题。“

当前的验证过程对IP集成造成了障碍。 “例如,基于新兴的PortableStimulus标准的验证工具使IP组装过程变得更加简单,”BrekerVerificationSystems首席执行官AdnanHamid说。 “它有助于IP组装和系统级功能。方式已得到证实。工程开发团队现在可以将更多时间花在芯片设计创新上。”

结论

技术有两个功能。现有的技术基础可以创造新的市场,这些平台将随着时间的推移而发展。硬件行业可能不知道正在实施什么。最近,有些人将PC,智能手机和通信基础设施连接到称为IoT的传感器节点。即使新应用很少,半导体行业也创造了这些平台。

技术的第二个机会是,一旦市场建立并足够强大,就可以优化技术,使产品更小,更便宜,功耗更低。这需要市场的成功。

“他们之间有一个良性循环,”Wingard说。 “有时技术可以真正启用。在你获得特定的技术组合并有足够的优化进入市场之前,没有经济模式和使用模式。”

Wong补充说:“在当今复杂的系统中,创新可以发生在系统,软件,架构,硬件加速或封装中。”

限制我们只是我们的想象力。

 
 
 
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