El diseño de chips enfrenta muchos desafíos, pero ¿cómo resolver el problema de la reutilización e integración de IP?

La fuerte demanda de chips semiconductores en los campos del automóvil, la inteligencia artificial (IA), el procesamiento de datos y los terminales inteligentes está acelerando el desarrollo de la industria de los semiconductores, y se espera que alcance los 808.5 millones de dólares en 2030. PricewaterhouseCoopers predice que en 2022, Sólo los ingresos del mercado de semiconductores relacionados con la IA aumentarán a más de 30 mil millones de dólares, con una tasa de crecimiento anual del 50%.

Al mismo tiempo, los chips semiconductores se han vuelto más pequeños, más rápidos y más potentes, y su flexibilidad y funcionalidad han mejorado significativamente. Sin embargo, a medida que el diseño se vuelve cada vez más complejo, también aumenta la demanda de capacidad de verificación y tecnología de verificación de próxima generación. El cumplimiento de la seguridad funcional, que depende de una trazabilidad total y un flujo de documentos estricto, es cada vez más importante. Las empresas de semiconductores están adoptando cada vez más esquemas de diseño de reutilización de propiedad intelectual para acortar el tiempo de comercialización y cumplir con las regulaciones. La adopción de métodos más complejos para promover el diseño y la reutilización cambiará los negocios y mejorará la eficiencia de la I+D en al menos un 20 %. 

Debido al problema de la cadena de suministro global y al crecimiento explosivo de la demanda de chips, la industria de los semiconductores ha entrado en una comercialización a gran escala y la competencia en el mercado continúa intensificándose. Recientemente, Estados Unidos está fomentando la fabricación de chips semiconductores mediante legislación para promover aún más el desarrollo del mercado de semiconductores. A medida que la aplicación de chips semiconductores se expanda gradualmente a más campos de aplicación nuevos, esta tendencia continuará en los próximos años.

La presión del tiempo de comercialización y la reutilización efectiva de la propiedad intelectual son los dos problemas más importantes que enfrentan las empresas de semiconductores, y estos problemas están estrechamente relacionados. Aunque la reutilización de la propiedad intelectual es una forma eficaz de acelerar el tiempo de comercialización, las empresas deben implementar estrategias estándar de reutilización de la propiedad intelectual. La falta de estrategias, procesos y herramientas de soporte de reutilización estándar ha obstaculizado seriamente el crecimiento de la productividad del diseño de chips. El hecho de que la capacidad de diseño de chips esté aumentando rápidamente complica la situación. Según un estudio reciente de la Universidad de Michigan, la productividad del diseño de chips está aumentando a una tasa anual del 28%, pero la productividad de los semiconductores está creciendo más rápido, con una tasa de crecimiento anual del 58%.


Esta brecha de productividad sigue la tendencia de una creciente comercialización de semiconductores, que requiere que las empresas mantengan un cierto margen de beneficio en condiciones de competencia feroz. La estrategia estándar de reutilización de propiedad intelectual se está convirtiendo en una condición necesaria para satisfacer la demanda de tiempo de comercialización y reducir la brecha entre la capacidad de diseño y la productividad del diseño.

Cumplimiento y gestión de cumplimiento

Las empresas de semiconductores deben cumplir cada vez más con las normas ISO 26262, ITAR y otras normas de cumplimiento/seguridad funcional. Esto es comprensible, porque muchos mercados que promueven el crecimiento de los semiconductores son aplicaciones orientadas al consumidor. A medida que más y más empresas de semiconductores abastecen a industrias reguladas, necesitarán demostrar que sus productos pueden cumplir con los requisitos de seguridad. Un conjunto de herramientas de diseño e implementación que puedan automatizar y garantizar la trazabilidad del diseño de chips es esencial para cumplir con el estricto proceso de cumplimiento.

En la actualidad, la mayoría de las empresas de semiconductores todavía dicen que utilizan procesos manuales para la gestión del cumplimiento y faltan de gestión automatizada. Este método solo es adecuado para la gestión a pequeña escala, pero con la expansión de la escala empresarial, puede resultar cada vez más difícil gestionar varios niveles de cumplimiento. Adoptar un enfoque de plataforma para lograr el cumplimiento puede proporcionar al equipo una visión holística, lo que facilita el cumplimiento de los estándares. Aunque existen pocas herramientas para proporcionar automatización en este campo, parece que se necesita automatización en torno a los requisitos de cumplimiento de estos estándares. La plataforma se puede utilizar para rastrear y resumir el nivel de cumplimiento de varias herramientas de punto único en sus escenarios de aplicación específicos.

Sistema integrado e integración IP.

Se estima que para 2027, el mercado mundial de sistemas integrados crecerá un 6.3%, alcanzando los 137.31 millones de dólares. El software integrado se está convirtiendo en una parte importante de muchos productos y cada vez más productos integran hardware y software. Esto hará que el diseño del chip sea más complicado, lo que requiere la cooperación entre los diseñadores de hardware y los desarrolladores de software.

Al desdibujarse la frontera entre hardware y software, las empresas necesitarán gestionar el ciclo de vida de su diseño de forma unificada y clara. La configuración es importante para abordar la correlación entre los componentes de hardware y software, y puede permitir la trazabilidad y una única fuente de datos para las versiones de los componentes en el diseño.

En un chip típico, más del 40% de los chips están hechos de circuitos integrados personalizados. Para acelerar el diseño de SoC complejos de señal mixta, la reutilización de componentes analógicos es cada vez más común. En otras palabras, cada vez se integran más circuitos analógicos en SoC. La mayoría de las empresas afirman que el diseño de chips necesita cada vez más integrar IP nueva o existente. Esto demuestra claramente la importancia del diseño de componentes basados en IP en la industria de semiconductores actual. La reutilización de componentes de IP puede ayudar al equipo a dedicar menos tiempo a la integración. La gestión integral del ciclo de vida de IP puede proporcionar a los diseñadores una plataforma de alta calidad para encontrar, identificar e integrar IP, simplificando así la integración de IP y el diseño de chips.

Además, la escala de aplicación del diseño 2.5D está aumentando gradualmente. Muchas empresas han indicado que han aplicado o están considerando adoptar un diseño 2.5D para sus productos. Con la desaceleración de la Ley de Moore, para mantener el nivel de integración de SoC, el diseño 2.5D se ha convertido gradualmente en la tendencia de desarrollo del mercado.

Desafíos en el diseño de chips

El diseño de chips se está volviendo cada vez más complejo y el problema de la cadena de suministro global de semiconductores no se puede aliviar, lo que ha causado un cierto impacto en el tiempo de comercialización y las ganancias de las empresas de semiconductores. Las empresas se enfrentan a numerosos obstáculos cuando intentan mantener su ventaja competitiva.

Encontrar propiedad intelectual relevante que pueda reutilizarse es un desafío. En la actualidad, la práctica de las empresas de semiconductores es reutilizar la propiedad intelectual en proyectos anteriores o buscar en el directorio de propiedad intelectual de la empresa. Aunque este método es eficaz, no puede producir la mejor propiedad intelectual para el proyecto en cuestión. Para mejorar la productividad del diseño y diseñar mejor los productos de chips semiconductores, las empresas deben buscar un método más estándar y basado en datos para realizar la reutilización de la propiedad intelectual.

Los diseñadores dicen que se necesita al menos un día o más para encontrar la IP relevante para su diseño porque es difícil encontrar la IP adecuada. Luego, el diseñador debe certificar la propiedad intelectual e incorporarla al diseño. Sin embargo, para satisfacer la creciente demanda de diseño, los diseñadores simplemente no pueden pasar un día o incluso más buscando. Por lo tanto, una dirección de desarrollo será cargar los metadatos de varias herramientas de autenticación de calificaciones en el ecosistema de diseño en el directorio IP y el catálogo IP. Este esquema ayuda a organizar y acelerar el proceso de integración y también puede usarse para determinar el estado y la calidad de la propiedad intelectual. Al mismo tiempo, para clasificar mejor la propiedad intelectual, el equipo necesita una plataforma integral que ayude a los diseñadores a encontrar el estado de la propiedad intelectual para optimizar el proceso de búsqueda, promover continuamente la reutilización de la propiedad intelectual y acortar el tiempo de comercialización.

Además, el seguimiento y la determinación de la calidad de la propiedad intelectual son muy importantes para la trazabilidad. El proceso mediante el cual los diseñadores determinan si se cumplen los requisitos mediante la revisión de la evidencia de respaldo en el proceso de diseño y realizan un seguimiento del uso de la propiedad intelectual en varios proyectos en toda la empresa. Tener una plataforma IP que cumpla con los requisitos y escenarios de uso puede proporcionar al equipo información sobre el estado de la IP, lo cual es útil para una mejor aplicación en proyectos futuros.

Herramientas de diseño de chips en las que confían los líderes de la industria

Para las empresas de semiconductores, con el desarrollo continuo del diseño de chips, existen mayores requisitos de herramientas de infraestructura para el diseño y desarrollo. Entre ellos, la gestión de IP, la gestión de datos/control de versiones, la gestión del ciclo de vida del producto (PLM), la gestión de requisitos, el análisis de código estático, etc. son software de cadena de herramientas esenciales para las empresas de semiconductores. Además, muchas empresas han adoptado aún más herramientas de diseño de chips, como la línea de comandos y las herramientas basadas en GUI, la preferencia de múltiples proveedores y la arquitectura de organización en la nube.


gestión de PI


Aunque cada vez más empresas toman IP como núcleo para el diseño de chips, la adopción de una plataforma comercial de ciclo de vida IP aún se encuentra en una etapa temprana. Las herramientas de gestión del ciclo de vida de la propiedad intelectual proporcionan la base para la colaboración, ayudando a garantizar la trazabilidad y acelerar el tiempo de comercialización. Los diseñadores pueden ver productos utilizando IP y conocer errores, diseños derivados, estado de regresión, etc. Esta información ahorra tiempo de búsqueda y minimiza riesgos imprevistos, al tiempo que ayuda al equipo a calidad, distribuir e integrar la propiedad intelectual.

Gestión de datos/control de versiones

Las soluciones de gestión de datos y control de versiones provienen del campo del desarrollo. Este esquema se remonta a la etapa inicial de la empresa y proporciona un pilar para la gestión de la propiedad intelectual. Tener una solución de gestión de datos puede respaldar el seguimiento de IP, proporcionar a los ingenieros potentes metadatos necesarios para la toma de decisiones y contribuir a la colaboración de equipos globales.

resumen

El desarrollo de la industria de los semiconductores está cambiando cada día que pasa y la demanda del mercado cada vez más vigorosa ha traído más desafíos a las empresas de semiconductores y, al mismo tiempo, también ha marcado el comienzo de nuevas oportunidades para el desarrollo tecnológico e industrial. A medida que el diseño del chip se vuelve cada vez más complejo, el equipo técnico necesita innovar e iterar más rápido. Las empresas deben satisfacer la demanda del mercado a tiempo y reducir la brecha entre la capacidad de diseño y la productividad del diseño.

Con los crecientes requisitos de cumplimiento o estándares de seguridad funcional de los productos semiconductores, la trazabilidad se ha convertido en un desafío importante. La estrategia estándar de reutilización de propiedad intelectual es muy importante para aprovechar al máximo su inversión en propiedad intelectual. Una plataforma de gestión de IP eficaz puede ayudar a los diseñadores a encontrar, autenticar y gestionar versiones de IP. El uso de dicha plataforma de gestión de IP se puede reutilizar durante todo el proyecto, lo que permite a las empresas acelerar el tiempo de comercialización y mantener las ganancias sin sacrificar la seguridad o la trazabilidad. Esta investigación muestra que las ventajas del método de diseño centrado en IP se pueden maximizar mediante el uso de las herramientas de gestión adecuadas. Al mismo tiempo, los proveedores de herramientas también tienen la oportunidad de abrir mercados potenciales de aplicaciones para estas herramientas.

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