चिप डिज़ाइन को कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, लेकिन आईपी पुन: उपयोग और एकीकरण की समस्या को कैसे हल किया जाए?

ऑटोमोबाइल, आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस (एआई), डेटा प्रोसेसिंग और इंटेलिजेंट टर्मिनल के क्षेत्र में सेमीकंडक्टर चिप्स की मजबूत मांग सेमीकंडक्टर उद्योग के विकास को तेज कर रही है, और 808.5 तक इसके 2030 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने की उम्मीद है। प्राइसवाटरहाउसकूपर्स का अनुमान है कि 2022 में, अकेले एआई-संबंधित सेमीकंडक्टर बाजार का राजस्व 30% की वार्षिक वृद्धि दर के साथ 50 बिलियन अमरीकी डालर से अधिक हो जाएगा।

साथ ही, सेमीकंडक्टर चिप्स छोटे, तेज़ और अधिक शक्तिशाली हो गए हैं, और उनके लचीलेपन और कार्यक्षमता में काफी सुधार हुआ है। हालाँकि, जैसे-जैसे डिज़ाइन अधिक से अधिक जटिल होता जा रहा है, सत्यापन क्षमता और अगली पीढ़ी की सत्यापन तकनीक की मांग भी बढ़ रही है। कार्यात्मक सुरक्षा अनुपालन, जो पूर्ण पता लगाने की क्षमता और सख्त दस्तावेज़ प्रवाह पर निर्भर करता है, अधिक से अधिक महत्वपूर्ण होता जा रहा है। सेमीकंडक्टर कंपनियां बाजार में समय कम करने और नियमों का अनुपालन करने के लिए आईपी पुन: उपयोग डिजाइन योजनाओं को तेजी से अपना रही हैं। डिज़ाइन और पुन: उपयोग को बढ़ावा देने के लिए अधिक जटिल तरीकों को अपनाने से व्यवसाय में बदलाव आएगा और अनुसंधान एवं विकास दक्षता में कम से कम 20% सुधार होगा। 

वैश्विक आपूर्ति श्रृंखला समस्या और चिप मांग की विस्फोटक वृद्धि के कारण, सेमीकंडक्टर उद्योग ने बड़े पैमाने पर व्यावसायीकरण में प्रवेश किया है, और बाजार में प्रतिस्पर्धा तेज होती जा रही है। हाल ही में, संयुक्त राज्य अमेरिका सेमीकंडक्टर बाजार के विकास को और बढ़ावा देने के लिए कानून के माध्यम से सेमीकंडक्टर चिप निर्माण को प्रोत्साहित कर रहा है। सेमीकंडक्टर चिप्स के अनुप्रयोग के धीरे-धीरे अधिक नए अनुप्रयोग क्षेत्रों में विस्तार के साथ, यह प्रवृत्ति अगले कुछ वर्षों में भी जारी रहेगी।

समय-समय पर बाज़ार का दबाव और आईपी का प्रभावी पुन: उपयोग सेमीकंडक्टर कंपनियों के सामने आने वाली दो सबसे महत्वपूर्ण समस्याएं हैं, और ये समस्याएं बारीकी से संबंधित हैं। हालाँकि आईपी का पुन: उपयोग बाजार में तेजी लाने का एक प्रभावी तरीका है, उद्यमों को मानक आईपी पुन: उपयोग रणनीतियों को लागू करने की आवश्यकता है। मानक पुन: उपयोग रणनीतियों, प्रक्रियाओं और सहायक उपकरणों की कमी ने चिप डिजाइन उत्पादकता के विकास में गंभीर बाधा उत्पन्न की है। तथ्य यह है कि चिप डिजाइन क्षमता तेजी से बढ़ रही है जिससे स्थिति जटिल हो गई है। मिशिगन विश्वविद्यालय के एक हालिया अध्ययन के अनुसार, चिप डिजाइन की उत्पादकता 28% की वार्षिक दर से बढ़ रही है, लेकिन सेमीकंडक्टर की उत्पादकता 58% की वार्षिक वृद्धि दर के साथ तेजी से बढ़ रही है।


यह उत्पादकता अंतर अर्धचालकों के बढ़ते व्यावसायीकरण की प्रवृत्ति का अनुसरण करता है, जिसके लिए उद्यमों को भयंकर प्रतिस्पर्धा के तहत एक निश्चित लाभ मार्जिन बनाए रखने की आवश्यकता होती है। मानक आईपी पुन: उपयोग रणनीति समय-समय पर बाजार की मांग को पूरा करने और डिजाइन क्षमता और डिजाइन उत्पादकता के बीच अंतर को कम करने के लिए एक आवश्यक शर्त बनती जा रही है।

अनुपालन और अनुपालन प्रबंधन

सेमीकंडक्टर कंपनियों को ISO 26262, ITAR और अन्य अनुपालन/कार्यात्मक सुरक्षा मानकों को पूरा करने की आवश्यकता बढ़ रही है। यह समझ में आता है, क्योंकि अर्धचालकों के विकास को बढ़ावा देने वाले कई बाजार उपभोक्ता-उन्मुख अनुप्रयोग हैं। जैसे-जैसे अधिक से अधिक सेमीकंडक्टर कंपनियां विनियमित उद्योगों को आपूर्ति करती हैं, उन्हें यह साबित करना होगा कि उनके उत्पाद सुरक्षा आवश्यकताओं को पूरा कर सकते हैं। सख्त अनुपालन प्रक्रिया को पूरा करने के लिए डिजाइन और कार्यान्वयन उपकरणों का एक सूट आवश्यक है जो चिप डिजाइन की ट्रैसेबिलिटी को स्वचालित और सुनिश्चित कर सके।

वर्तमान में, अधिकांश सेमीकंडक्टर कंपनियां अभी भी कहती हैं कि वे अनुपालन प्रबंधन के लिए मैन्युअल प्रक्रियाओं का उपयोग कर रही हैं, और स्वचालित प्रबंधन की कमी है। यह विधि केवल छोटे पैमाने के प्रबंधन के लिए उपयुक्त है, लेकिन उद्यम पैमाने के विस्तार के साथ, विभिन्न अनुपालन स्तरों का प्रबंधन करना अधिक कठिन हो सकता है। अनुपालन प्राप्त करने के लिए एक मंच दृष्टिकोण अपनाने से टीम को एक समग्र दृष्टिकोण मिल सकता है, जिससे मानकों का अनुपालन करना आसान हो जाता है। हालाँकि इस क्षेत्र में स्वचालन प्रदान करने के लिए कुछ उपकरण हैं, लेकिन ऐसा लगता है कि इन मानकों की अनुपालन आवश्यकताओं के अनुरूप स्वचालन की आवश्यकता है। प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग उनके विशिष्ट एप्लिकेशन परिदृश्यों में विभिन्न एकल-बिंदु टूल के अनुपालन स्तर को ट्रैक करने और सारांशित करने के लिए किया जा सकता है।

एंबेडेड सिस्टम और आईपी एकीकरण

अनुमान है कि 2027 तक वैश्विक एम्बेडेड सिस्टम बाजार 6.3% बढ़कर 137.31 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंच जाएगा। एंबेडेड सॉफ़्टवेयर कई उत्पादों का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बनता जा रहा है, और अधिक से अधिक उत्पाद हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर को एकीकृत करते हैं। इससे चिप डिज़ाइन अधिक जटिल हो जाएगा, जिसके लिए हार्डवेयर डिजाइनरों और सॉफ्टवेयर डेवलपर्स के बीच सहयोग की आवश्यकता होगी।

हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर के बीच की सीमा धुंधली होने के साथ, उद्यमों को अपने डिज़ाइन जीवन चक्र को एकीकृत और स्पष्ट तरीके से प्रबंधित करने की आवश्यकता होगी। हार्डवेयर और सॉफ़्टवेयर घटकों के बीच सहसंबंध से निपटने के लिए कॉन्फ़िगरेशन महत्वपूर्ण है, और यह डिज़ाइन में घटक संस्करणों के लिए ट्रेसबिलिटी और तथ्यों के एकल स्रोत को सक्षम कर सकता है।

एक सामान्य चिप में, 40% से अधिक चिप्स कस्टम IC से बने होते हैं। जटिल मिश्रित-सिग्नल SoC के डिज़ाइन को गति देने के लिए, एनालॉग घटकों का पुन: उपयोग अधिक से अधिक आम होता जा रहा है। दूसरे शब्दों में, अधिक से अधिक एनालॉग सर्किट को SoC में एकीकृत किया जा रहा है। अधिकांश उद्यमों का कहना है कि चिप डिज़ाइन को नए या मौजूदा आईपी को एकीकृत करने की आवश्यकता बढ़ रही है। यह आज के सेमीकंडक्टर उद्योग में आईपी-आधारित घटक डिजाइन के महत्व को दृढ़ता से प्रदर्शित करता है। आईपी घटकों का पुन: उपयोग करने से टीम को एकीकरण पर कम समय खर्च करने में मदद मिल सकती है। व्यापक आईपी जीवनचक्र प्रबंधन डिजाइनरों को आईपी खोजने, पहचानने और एकीकृत करने के लिए एक उच्च गुणवत्ता वाला मंच प्रदान कर सकता है, इस प्रकार आईपी एकीकरण और चिप डिजाइन को सरल बना सकता है।

इसके अलावा, 2.5D डिज़ाइन का अनुप्रयोग पैमाना धीरे-धीरे बढ़ रहा है। कई उद्यमों ने संकेत दिया है कि उन्होंने अपने उत्पादों के लिए 2.5डी डिज़ाइन को लागू किया है या अपनाने पर विचार कर रहे हैं। मूर के नियम की मंदी के साथ, SoC एकीकरण स्तर को बनाए रखने के लिए, 2.5D डिज़ाइन धीरे-धीरे बाज़ार के विकास का चलन बन गया है।

चिप डिज़ाइन में चुनौतियाँ

चिप डिजाइन अधिक से अधिक जटिल होता जा रहा है, और वैश्विक सेमीकंडक्टर आपूर्ति श्रृंखला की समस्या को कम नहीं किया जा सकता है, जिससे सेमीकंडक्टर उद्यमों के समय-समय पर बाजार और लाभ पर एक निश्चित प्रभाव पड़ा है। अपने प्रतिस्पर्धात्मक लाभ को बनाए रखने का प्रयास करते समय उद्यमों को कई बाधाओं का सामना करना पड़ता है।

पुन: उपयोग किया जा सकने वाला प्रासंगिक आईपी ढूँढना एक चुनौती है। वर्तमान में, सेमीकंडक्टर कंपनियों का चलन पिछली परियोजनाओं में आईपी का पुन: उपयोग करना या कंपनी की आईपी निर्देशिका के माध्यम से खोजना है। हालाँकि यह विधि प्रभावी है, लेकिन यह मौजूदा प्रोजेक्ट के लिए सर्वोत्तम आईपी उत्पन्न नहीं कर सकती है। डिज़ाइन उत्पादकता में सुधार और सेमीकंडक्टर चिप उत्पादों के बेहतर डिज़ाइन के लिए, उद्यमों को आईपी पुन: उपयोग का एहसास करने के लिए अधिक मानक और डेटा-आधारित विधि की तलाश करने की आवश्यकता है।

डिज़ाइनरों का कहना है कि उनके डिज़ाइन के लिए प्रासंगिक आईपी ढूंढने में कम से कम एक दिन या उससे अधिक समय लगता है क्योंकि उपयुक्त आईपी ढूंढना मुश्किल है। फिर, डिज़ाइनर को आईपी प्रमाणित करने और उसे डिज़ाइन में शामिल करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, डिज़ाइन की बढ़ती माँग को पूरा करने के लिए, डिज़ाइनर खोज में एक दिन या उससे भी अधिक समय नहीं बिता सकते हैं। इसलिए, डिज़ाइन पारिस्थितिकी तंत्र में विभिन्न योग्यता प्रमाणीकरण उपकरणों के मेटाडेटा को आईपी निर्देशिका और कैटलॉग आईपी में लोड करना एक विकास दिशा होगी। यह योजना एकीकरण प्रक्रिया को व्यवस्थित करने और तेज़ करने में मदद करती है, और इसका उपयोग आईपी की स्थिति और गुणवत्ता निर्धारित करने के लिए भी किया जा सकता है। साथ ही, आईपी को बेहतर ढंग से वर्गीकृत करने के लिए, टीम को डिजाइनरों को खोज प्रक्रिया को अनुकूलित करने, आईपी के पुन: उपयोग को लगातार बढ़ावा देने और बाजार में आने के समय को कम करने के लिए आईपी की स्थिति खोजने में मदद करने के लिए एक व्यापक मंच की आवश्यकता है।

इसके अलावा, ट्रैसेबिलिटी के लिए आईपी की गुणवत्ता को ट्रैक करना और निर्धारित करना बहुत महत्वपूर्ण है। वह प्रक्रिया जिसके द्वारा डिज़ाइनर यह निर्धारित करते हैं कि डिज़ाइन प्रक्रिया में सहायक साक्ष्य की समीक्षा करके आवश्यकताएँ पूरी की गई हैं या नहीं, और पूरे उद्यम में विभिन्न परियोजनाओं में आईपी के उपयोग को ट्रैक करें। आवश्यकताओं और उपयोग परिदृश्यों को पूरा करने वाला एक आईपी प्लेटफ़ॉर्म होने से टीम को आईपी स्वास्थ्य के बारे में जानकारी मिल सकती है, जो भविष्य की परियोजनाओं में बेहतर अनुप्रयोग के लिए सहायक है।

उद्योग जगत के नेताओं द्वारा विश्वसनीय चिप डिज़ाइन उपकरण

सेमीकंडक्टर उद्यमों के लिए, चिप डिजाइन के निरंतर विकास के साथ, डिजाइन और विकास के लिए बुनियादी ढांचे के उपकरणों की उच्च आवश्यकताएं हैं। उनमें से, आईपी प्रबंधन, डेटा प्रबंधन/संस्करण नियंत्रण, उत्पाद जीवन चक्र प्रबंधन (पीएलएम), आवश्यकता प्रबंधन, स्थैतिक कोड विश्लेषण, आदि सभी अर्धचालक उद्यमों के लिए आवश्यक उपकरण श्रृंखला सॉफ्टवेयर हैं। इसके अलावा, कई उद्यमों ने चिप डिज़ाइन टूल जैसे कमांड लाइन और जीयूआई-आधारित टूल, मल्टी-वेंडर प्राथमिकता और क्लाउड संगठन आर्किटेक्चर को अपनाया है।


आईपी प्रबंधन


हालाँकि अधिक से अधिक उद्यम चिप डिज़ाइन के लिए आईपी को मूल के रूप में लेते हैं, वाणिज्यिक आईपी जीवनचक्र प्लेटफ़ॉर्म को अपनाना अभी भी प्रारंभिक चरण में है। आईपी जीवनचक्र प्रबंधन उपकरण सहयोग के लिए आधार प्रदान करते हैं, जिससे बाजार में ट्रैसेबिलिटी और गति समय सुनिश्चित करने में मदद मिलती है। डिजाइनर आईपी का उपयोग करके उत्पादों को देख सकते हैं और त्रुटियों, व्युत्पन्न डिजाइन, प्रतिगमन स्थिति आदि के बारे में जान सकते हैं। यह जानकारी खोज समय बचाती है और अप्रत्याशित जोखिमों को कम करती है, जबकि टीम को आईपी की गुणवत्ता, वितरण और एकीकृत करने में मदद करती है।

डेटा प्रबंधन/संस्करण नियंत्रण

डेटा प्रबंधन और संस्करण नियंत्रण समाधान विकास क्षेत्र से आते हैं। इस योजना का पता कंपनी के शुरुआती चरण से लगाया जा सकता है, और यह आईपी प्रबंधन के लिए एक स्तंभ प्रदान करती है। डेटा प्रबंधन समाधान होने से आईपी ट्रैकिंग का समर्थन किया जा सकता है, इंजीनियरों को निर्णय लेने के लिए आवश्यक शक्तिशाली मेटाडेटा प्रदान किया जा सकता है और वैश्विक टीमों के सहयोग में योगदान दिया जा सकता है।

सारांश

सेमीकंडक्टर उद्योग का विकास हर गुजरते दिन के साथ बदल रहा है, और तेजी से बढ़ती बाजार मांग ने सेमीकंडक्टर उद्यमों के लिए और अधिक चुनौतियां ला दी हैं, और साथ ही, इसने तकनीकी और औद्योगिक विकास के लिए नए अवसरों की भी शुरुआत की है। जैसे-जैसे चिप डिज़ाइन अधिक से अधिक जटिल होता जा रहा है, तकनीकी टीम को तेजी से नवाचार और पुनरावृत्ति करने की आवश्यकता है। उद्यमों को समय पर बाजार की मांग पूरी करनी होगी और डिजाइन क्षमता और डिजाइन उत्पादकता के बीच अंतर को कम करना होगा।

सेमीकंडक्टर उत्पादों के अनुपालन या कार्यात्मक सुरक्षा मानकों की बढ़ती आवश्यकताओं के साथ, ट्रेसबिलिटी एक बड़ी चुनौती बन गई है। आपके आईपी निवेश का पूरा उपयोग करने के लिए मानक आईपी पुन: उपयोग रणनीति बहुत महत्वपूर्ण है। एक प्रभावी आईपी प्रबंधन प्लेटफ़ॉर्म डिजाइनरों को आईपी संस्करण ढूंढने, प्रमाणित करने और प्रबंधित करने में मदद कर सकता है। इस तरह के प्लेटफ़ॉर्म प्रबंधन आईपी का उपयोग पूरे प्रोजेक्ट में पुन: उपयोग किया जा सकता है, जिससे उद्यमों को सुरक्षा या ट्रेसबिलिटी का त्याग किए बिना बाजार में समय बढ़ाने और मुनाफा बनाए रखने में सक्षम बनाया जा सकता है। इस शोध से पता चलता है कि सही प्रबंधन उपकरणों का उपयोग करके आईपी-केंद्रित डिज़ाइन पद्धति के लाभों को अधिकतम किया जा सकता है। साथ ही, उपकरण आपूर्तिकर्ताओं के पास इन उपकरणों के लिए संभावित एप्लिकेशन बाजार खोलने का अवसर भी है।

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