Duży popyt na chipy półprzewodnikowe w dziedzinach motoryzacji, sztucznej inteligencji (AI), przetwarzania danych i inteligentnych terminali przyspiesza rozwój przemysłu półprzewodników i oczekuje się, że do 808.5 r. wzrośnie do 2030 mld USD. PricewaterhouseCoopers przewiduje, że w 2022 r. przychody samego rynku półprzewodników związanych ze sztuczną inteligencją wzrosną do ponad 30 miliardów dolarów, przy rocznej stopie wzrostu wynoszącej 50%.

Jednocześnie chipy półprzewodnikowe stały się mniejsze, szybsze i potężniejsze, a ich elastyczność i funkcjonalność uległa znacznej poprawie. Jednakże w miarę jak projekt staje się coraz bardziej złożony, rośnie również zapotrzebowanie na możliwości weryfikacji i technologię weryfikacji nowej generacji. Zgodność z bezpieczeństwem funkcjonalnym, która zależy od pełnej identyfikowalności i ścisłego przepływu dokumentów, staje się coraz ważniejsza. Firmy produkujące półprzewodniki coraz częściej przyjmują schematy projektowania ponownego wykorzystania własności intelektualnej, aby skrócić czas wprowadzenia produktów na rynek i zachować zgodność z przepisami. Przyjęcie bardziej złożonych metod promowania projektowania i ponownego użycia zmieni biznes i poprawi efektywność badań i rozwoju o co najmniej 20%. 

Ze względu na problem globalnego łańcucha dostaw i gwałtowny wzrost popytu na chipy, przemysł półprzewodników wszedł w proces komercjalizacji na dużą skalę, a konkurencja na rynku stale się nasila. Ostatnio Stany Zjednoczone zachęcają do produkcji chipów półprzewodnikowych poprzez ustawodawstwo mające na celu dalsze promowanie rozwoju rynku półprzewodników. W miarę stopniowego rozszerzania się zastosowań chipów półprzewodnikowych na coraz to nowe obszary zastosowań, tendencja ta będzie się utrzymywać w ciągu najbliższych kilku lat.

Presja czasu na wprowadzenie produktu na rynek i efektywne ponowne wykorzystanie własności intelektualnej to dwa najważniejsze problemy, przed którymi stoją firmy produkujące półprzewodniki, a problemy te są ze sobą ściśle powiązane. Chociaż ponowne wykorzystanie własności intelektualnej jest skutecznym sposobem na skrócenie czasu wprowadzenia produktów na rynek, przedsiębiorstwa muszą wdrożyć standardowe strategie ponownego wykorzystania własności intelektualnej. Brak standardowych strategii ponownego użycia, procesów i narzędzi pomocniczych poważnie utrudnia wzrost produktywności projektowania chipów. Sytuację komplikuje fakt, że możliwości projektowania chipów szybko rosną. Według niedawnych badań przeprowadzonych na Uniwersytecie Michigan, produktywność projektowania chipów rośnie w tempie 28% rocznie, ale produktywność półprzewodników rośnie szybciej, z roczną stopą wzrostu wynoszącą 58%.


Ta luka w produktywności wpisuje się w tendencję rosnącej komercjalizacji półprzewodników, która wymaga od przedsiębiorstw utrzymywania określonej marży zysku w warunkach ostrej konkurencji. Standardowa strategia ponownego wykorzystania własności intelektualnej staje się warunkiem koniecznym, aby sprostać wymaganiom dotyczącym czasu wprowadzenia produktu na rynek i zmniejszyć różnicę między możliwościami projektowania a produktywnością projektowania.

Compliance i zarządzanie zgodnością

Od firm zajmujących się półprzewodnikami coraz częściej wymaga się spełniania norm ISO 26262, ITAR i innych norm zgodności/bezpieczeństwa funkcjonalnego. Jest to zrozumiałe, ponieważ wiele rynków promujących rozwój półprzewodników to zastosowania zorientowane na konsumentów. Ponieważ coraz więcej firm zajmujących się półprzewodnikami zaopatruje branże regulowane, będą musiały udowodnić, że ich produkty spełniają wymogi bezpieczeństwa. Zestaw narzędzi do projektowania i wdrażania, które mogą zautomatyzować i zapewnić identyfikowalność projektu chipa, jest niezbędny do spełnienia rygorystycznego procesu zgodności.

Obecnie większość firm produkujących półprzewodniki nadal twierdzi, że stosuje ręczne procesy zarządzania zgodnością i brak zautomatyzowanego zarządzania. Ta metoda nadaje się tylko do zarządzania na małą skalę, ale wraz z rozszerzaniem skali przedsiębiorstwa zarządzanie różnymi poziomami zgodności może stać się coraz trudniejsze. Przyjęcie podejścia platformowego w celu osiągnięcia zgodności może zapewnić zespołowi całościowe spojrzenie, ułatwiając przestrzeganie standardów. Chociaż istnieje niewiele narzędzi zapewniających automatyzację w tej dziedzinie, wydaje się, że potrzebna jest automatyzacja w celu spełnienia wymagań zgodności z tymi normami. Platformę można wykorzystać do śledzenia i podsumowywania poziomu zgodności różnych narzędzi jednopunktowych w ich konkretnych scenariuszach zastosowań.

Wbudowany system i integracja IP

Szacuje się, że do 2027 roku światowy rynek systemów wbudowanych wzrośnie o 6.3%, osiągając wartość 137.31 miliarda dolarów. Oprogramowanie wbudowane staje się ważną częścią wielu produktów, a coraz więcej produktów integruje sprzęt i oprogramowanie. To sprawi, że projekt chipa będzie bardziej skomplikowany, co wymaga współpracy między projektantami sprzętu i twórcami oprogramowania.

Wraz z zacieraniem się granicy między sprzętem a oprogramowaniem przedsiębiorstwa będą musiały zarządzać cyklem życia projektu w ujednolicony i przejrzysty sposób. Konfiguracja jest ważna, ponieważ umożliwia radzenie sobie z korelacją między komponentami sprzętu i oprogramowania, a także może umożliwić śledzenie i pojedyncze źródło faktów dla wersji komponentów w projekcie.

W typowym chipie ponad 40% chipów składa się z niestandardowego układu scalonego. Aby przyspieszyć projektowanie złożonych układów SoC o mieszanym sygnale, coraz powszechniejsze staje się ponowne wykorzystanie komponentów analogowych. Innymi słowy, w SoC integruje się coraz więcej obwodów analogowych. Większość przedsiębiorstw twierdzi, że projektowanie chipów w coraz większym stopniu wymaga integracji nowej lub istniejącej własności intelektualnej. To wyraźnie pokazuje znaczenie projektowania komponentów opartych na protokole IP w dzisiejszym przemyśle półprzewodników. Ponowne wykorzystanie komponentów IP może pomóc zespołowi spędzać mniej czasu na integracji. Kompleksowe zarządzanie cyklem życia protokołu IP może zapewnić projektantom wysokiej jakości platformę do wyszukiwania, identyfikowania i integrowania adresów IP, upraszczając w ten sposób integrację adresów IP i projektowanie układów scalonych.

Ponadto skala zastosowań projektowania 2.5D stopniowo rośnie. Wiele przedsiębiorstw wskazało, że zastosowało lub rozważa przyjęcie projektowania 2.5D w swoich produktach. Wraz ze spowolnieniem prawa Moore'a, w celu utrzymania poziomu integracji SoC, projektowanie 2.5D stopniowo stało się trendem rozwoju rynku.

Wyzwania w projektowaniu chipów

Projektowanie chipów staje się coraz bardziej złożone, a problemu globalnego łańcucha dostaw półprzewodników nie można złagodzić, co ma pewien wpływ na czas wprowadzenia na rynek i zyski przedsiębiorstw zajmujących się półprzewodnikami. Przedsiębiorstwa próbując utrzymać swoją przewagę konkurencyjną napotykają wiele przeszkód.

Znalezienie odpowiedniego adresu IP, który można ponownie wykorzystać, jest wyzwaniem. Obecnie praktyką firm produkujących półprzewodniki jest ponowne wykorzystanie adresu IP w poprzednich projektach lub przeszukiwanie katalogu IP firmy. Chociaż ta metoda jest skuteczna, nie może wygenerować najlepszego adresu IP dla danego projektu. Aby zwiększyć produktywność projektowania i lepiej projektować produkty z chipami półprzewodnikowymi, przedsiębiorstwa muszą poszukiwać bardziej standardowych i opartych na danych metod ponownego wykorzystania adresu IP.

Projektanci twierdzą, że znalezienie odpowiedniego adresu IP dla ich projektu zajmuje co najmniej jeden dzień, ponieważ znalezienie odpowiedniego adresu IP jest trudne. Następnie projektant musi poświadczyć własność intelektualną i uwzględnić ją w projekcie. Aby jednak sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na wzornictwo, projektanci po prostu nie mogą spędzić dnia ani nawet dłużej na poszukiwaniach. Dlatego kierunkiem rozwoju będzie ładowanie metadanych różnych narzędzi uwierzytelniania kwalifikacji w ekosystemie projektowym do katalogu IP i katalogu IP. Schemat ten pomaga uporządkować i przyspieszyć proces integracji, a także może zostać wykorzystany do określenia statusu i jakości własności intelektualnej. Jednocześnie, aby lepiej klasyfikować własność intelektualną, zespół potrzebuje kompleksowej platformy, która pomoże projektantom znaleźć status własności intelektualnej, aby zoptymalizować proces wyszukiwania, stale promować ponowne wykorzystanie własności intelektualnej i skracać czas wprowadzenia produktu na rynek.

Ponadto śledzenie i określanie jakości własności intelektualnej jest bardzo ważne dla identyfikowalności. Proces, w ramach którego projektanci ustalają, czy wymagania są spełnione, przeglądając dowody potwierdzające w procesie projektowania i śledząc wykorzystanie własności intelektualnej w różnych projektach w całym przedsiębiorstwie. Posiadanie platformy IP spełniającej wymagania i scenariusze użycia może zapewnić zespołowi informacje na temat kondycji protokołu IP, co jest pomocne w lepszym zastosowaniu w przyszłych projektach.

Narzędzia do projektowania chipów, którym zaufali liderzy branży

W przypadku przedsiębiorstw zajmujących się półprzewodnikami, wraz z ciągłym rozwojem projektowania chipów, istnieją wyższe wymagania dotyczące narzędzi infrastrukturalnych do projektowania i rozwoju. Wśród nich zarządzanie IP, zarządzanie danymi/kontrola wersji, zarządzanie cyklem życia produktu (PLM), zarządzanie wymaganiami, analiza kodu statycznego itp. to podstawowe oprogramowanie łańcucha narzędzi dla przedsiębiorstw zajmujących się półprzewodnikami. Ponadto wiele przedsiębiorstw w dalszym ciągu przyjęło narzędzia do projektowania układów scalonych, takie jak narzędzia wiersza poleceń i narzędzia oparte na graficznym interfejsie użytkownika, preferencje wielu dostawców i architektura organizacji w chmurze.


Zarządzanie IP


Chociaż coraz więcej przedsiębiorstw traktuje technologię IP jako podstawę projektowania chipów, przyjęcie komercyjnej platformy cyklu życia protokołu IP jest wciąż na wczesnym etapie. Narzędzia do zarządzania cyklem życia IP stanowią podstawę współpracy, pomagając zapewnić identyfikowalność i skrócić czas wprowadzenia produktu na rynek. Projektanci mogą przeglądać produkty wykorzystujące adres IP i dowiedzieć się o błędach, projektach pochodnych, statusie regresji itp. Informacje te oszczędzają czas wyszukiwania i minimalizują nieprzewidziane ryzyko, pomagając jednocześnie zespołowi w jakości, dystrybucji i integracji własności intelektualnej.

Zarządzanie danymi/kontrola wersji

Rozwiązania do zarządzania danymi i kontroli wersji wywodzą się z dziedziny programowania. Schemat ten sięga początków firmy i stanowi filar zarządzania własnością intelektualną. Posiadanie rozwiązania do zarządzania danymi może wspierać śledzenie adresów IP, zapewniać inżynierom zaawansowane metadane potrzebne do podejmowania decyzji i przyczyniać się do współpracy globalnych zespołów.

streszczenie

Rozwój przemysłu półprzewodników zmienia się z każdym dniem, a coraz silniejszy popyt rynkowy stawia przed przedsiębiorstwami produkującymi półprzewodniki coraz więcej wyzwań, a jednocześnie otwiera nowe możliwości rozwoju technologicznego i przemysłowego. Ponieważ projekt chipa staje się coraz bardziej złożony, zespół techniczny musi szybciej wprowadzać innowacje i iterować. Przedsiębiorstwa muszą terminowo zaspokajać zapotrzebowanie rynku i zmniejszać różnicę między możliwościami projektowania a produktywnością projektowania.

Wraz ze wzrostem wymagań dotyczących zgodności lub standardów bezpieczeństwa funkcjonalnego produktów półprzewodnikowych, identyfikowalność stała się głównym wyzwaniem. Aby w pełni wykorzystać inwestycję w własność intelektualną, bardzo ważna jest standardowa strategia ponownego wykorzystania własności intelektualnej. Skuteczna platforma zarządzania IP może pomóc projektantom w znajdowaniu wersji IP, uwierzytelnianiu ich i zarządzaniu nimi. Dzięki takiemu zarządzaniu platformą własność intelektualną można ponownie wykorzystać w całym projekcie, umożliwiając przedsiębiorstwom przyspieszenie czasu wprowadzenia produktu na rynek i utrzymanie zysków bez poświęcania bezpieczeństwa i identyfikowalności. Badanie to pokazuje, że zalety metody projektowania skoncentrowanego na protokole IP można zmaksymalizować, stosując odpowiednie narzędzia do zarządzania. Jednocześnie dostawcy narzędzi mają również możliwość otwarcia potencjalnych rynków zastosowań dla tych narzędzi.

Zastrzeżenie: Ten artykuł został skopiowany z „TechSugar”. Ten artykuł przedstawia wyłącznie osobiste poglądy autora i nie reprezentuje poglądów Sacco Micro ani branży. Służy wyłącznie do ponownego drukowania i udostępniania w celu wspierania ochrony praw własności intelektualnej. Przy przedruku proszę podać oryginalne źródło i autora. Jeśli doszło do naruszenia, skontaktuj się z nami, aby je usunąć.