O design do chip enfrenta muitos desafios, mas como resolver o problema de reutilização e integração de IP?

A forte demanda por chips semicondutores nas áreas automotiva, inteligência artificial (IA), processamento de dados e terminais inteligentes está acelerando o desenvolvimento da indústria de semicondutores e espera-se que aumente para 808.5 bilhões de dólares até 2030. A PricewaterhouseCoopers prevê que em 2022, só a receita do mercado de semicondutores relacionados à IA aumentará para mais de 30 bilhões de dólares, com uma taxa de crescimento anual de 50%.

Ao mesmo tempo, os chips semicondutores tornaram-se menores, mais rápidos e mais poderosos, e sua flexibilidade e funcionalidade foram significativamente melhoradas. No entanto, à medida que o design se torna cada vez mais complexo, a procura por capacidade de verificação e tecnologia de verificação da próxima geração também aumenta. A conformidade com a segurança funcional, que depende da rastreabilidade total e do fluxo rigoroso de documentos, está se tornando cada vez mais importante. As empresas de semicondutores estão cada vez mais adotando esquemas de projeto de reutilização de IP para reduzir o tempo de lançamento no mercado e cumprir as regulamentações. A adoção de métodos mais complexos para promover o design e a reutilização mudará os negócios e melhorará a eficiência da P&D em pelo menos 20%. 

Devido ao problema da cadeia de abastecimento global e ao crescimento explosivo da procura de chips, a indústria de semicondutores entrou numa comercialização em grande escala e a concorrência no mercado continua a intensificar-se. Recentemente, os Estados Unidos estão incentivando a fabricação de chips semicondutores por meio de legislação para promover ainda mais o desenvolvimento do mercado de semicondutores. Com a aplicação de chips semicondutores se expandindo gradualmente para novos campos de aplicação, essa tendência continuará nos próximos anos.

A pressão do tempo de colocação no mercado e a reutilização eficaz da PI são os dois problemas mais importantes enfrentados pelas empresas de semicondutores, e estes problemas estão intimamente relacionados. Embora a reutilização de IP seja uma forma eficaz de acelerar o tempo de lançamento no mercado, as empresas precisam implementar estratégias padrão de reutilização de IP. A falta de estratégias, processos e ferramentas de suporte padrão de reutilização prejudicou seriamente o crescimento da produtividade do design de chips. O fato de a capacidade de design de chips estar aumentando rapidamente complica a situação. De acordo com um estudo recente da Universidade de Michigan, a produtividade do design de chips está aumentando a uma taxa anual de 28%, mas a produtividade dos semicondutores está crescendo mais rapidamente, com uma taxa de crescimento anual de 58%.


Esta lacuna de produtividade segue a tendência de aumento da comercialização de semicondutores, o que exige que as empresas mantenham uma certa margem de lucro sob forte concorrência. A estratégia padrão de reutilização de IP está se tornando uma condição necessária para atender à demanda de lançamento no mercado e reduzir a lacuna entre a capacidade de projeto e a produtividade do projeto.

Conformidade e gestão de conformidade

As empresas de semicondutores são cada vez mais obrigadas a atender às normas ISO 26262, ITAR e outras normas de conformidade/segurança funcional. Isto é compreensível, porque muitos mercados que promovem o crescimento de semicondutores são aplicações orientadas para o consumidor. À medida que cada vez mais empresas de semicondutores fornecem indústrias regulamentadas, terão de provar que os seus produtos podem cumprir os requisitos de segurança. Um conjunto de ferramentas de design e implementação que possam automatizar e garantir a rastreabilidade do design de chips é essencial para atender ao rigoroso processo de conformidade.

Atualmente, a maioria das empresas de semicondutores ainda afirma que utiliza processos manuais para gestão de conformidade e falta de gestão automatizada. Este método é adequado apenas para gestão de pequena escala, mas com a expansão da escala empresarial, pode tornar-se cada vez mais difícil gerir vários níveis de conformidade. A adoção de uma abordagem de plataforma para alcançar a conformidade pode fornecer à equipe uma visão holística, facilitando o cumprimento dos padrões. Embora existam poucas ferramentas para fornecer automação neste campo, parece que a automação é necessária em torno dos requisitos de conformidade destas normas. A plataforma pode ser usada para rastrear e resumir o nível de conformidade de diversas ferramentas de ponto único em seus cenários de aplicação específicos.

Sistema embarcado e integração IP

Estima-se que até 2027, o mercado global de sistemas embarcados crescerá 6.3%, atingindo US$ 137.31 bilhões. O software incorporado está se tornando uma parte importante de muitos produtos e cada vez mais produtos integram hardware e software. Isto tornará o design do chip mais complicado, o que requer a cooperação entre designers de hardware e desenvolvedores de software.

Com a indefinição da fronteira entre hardware e software, as empresas terão de gerir o seu ciclo de vida de design de uma forma unificada e clara. A configuração é importante para lidar com a correlação entre componentes de hardware e software e pode permitir rastreabilidade e uma única fonte de fatos para as versões dos componentes no projeto.

Em um chip típico, mais de 40% dos chips são feitos de IC customizados. Para acelerar o projeto de SoC complexos de sinais mistos, a reutilização de componentes analógicos está se tornando cada vez mais comum. Em outras palavras, cada vez mais circuitos analógicos estão sendo integrados ao SoC. A maioria das empresas afirma que o design do chip precisa cada vez mais integrar IP novo ou existente. Isto demonstra fortemente a importância do design de componentes baseados em IP na indústria atual de semicondutores. A reutilização de componentes IP pode ajudar a equipe a gastar menos tempo na integração. O gerenciamento abrangente do ciclo de vida do IP pode fornecer aos projetistas uma plataforma de alta qualidade para encontrar, identificar e integrar o IP, simplificando assim a integração do IP e o design do chip.

Além disso, a escala de aplicação do design 2.5D está aumentando gradualmente. Muitas empresas indicaram que aplicaram ou estão considerando adotar o design 2.5D para seus produtos. Com a desaceleração da Lei de Moore, a fim de manter o nível de integração do SoC, o design 2.5D tornou-se gradualmente a tendência de desenvolvimento do mercado.

Desafios no design de chips

O design do chip está se tornando cada vez mais complexo, e o problema da cadeia de suprimentos global de semicondutores não pode ser aliviado, o que causou um certo impacto no tempo de comercialização e no lucro das empresas de semicondutores. As empresas enfrentam numerosos obstáculos quando tentam manter a sua vantagem competitiva.

Encontrar IP relevante que possa ser reutilizado é um desafio. Atualmente, a prática das empresas de semicondutores é reaproveitar o IP em projetos anteriores ou pesquisar no diretório de IP da empresa. Embora este método seja eficaz, ele não consegue produzir o melhor IP para o projeto em questão. A fim de melhorar a produtividade do projeto e projetar melhor produtos de chips semicondutores, as empresas precisam buscar um método mais padronizado e baseado em dados para realizar a reutilização de IP.

Os projetistas dizem que leva pelo menos um dia ou mais para encontrar o IP relevante para o seu projeto porque é difícil encontrar o IP apropriado. Em seguida, o projetista precisa certificar o IP e incorporá-lo ao projeto. Contudo, para satisfazer a crescente procura de design, os designers simplesmente não podem passar um dia ou mesmo mais tempo à procura. Portanto, será uma direção de desenvolvimento carregar os metadados de várias ferramentas de autenticação de qualificação no ecossistema de design no diretório IP e no catálogo IP. Este esquema ajuda a organizar e agilizar o processo de integração, podendo também ser utilizado para determinar o status e a qualidade da PI. Ao mesmo tempo, para melhor classificar a PI, a equipe precisa de uma plataforma abrangente para ajudar os projetistas a encontrar o status da PI para otimizar o processo de pesquisa, promover continuamente a reutilização da PI e reduzir o tempo de colocação no mercado.

Além disso, rastrear e determinar a qualidade da PI é muito importante para a rastreabilidade. O processo pelo qual os projetistas determinam se os requisitos são atendidos, revisando as evidências de apoio no processo de design e rastreando o uso da PI em vários projetos em toda a empresa. Ter uma plataforma IP que atenda aos requisitos e cenários de uso pode fornecer à equipe informações sobre a saúde do IP, o que é útil para uma melhor aplicação em projetos futuros.

Ferramentas de design de chips confiáveis pelos líderes do setor

Para empresas de semicondutores, com o desenvolvimento contínuo do design de chips, existem requisitos mais elevados para ferramentas de infraestrutura para design e desenvolvimento. Entre eles, gerenciamento de IP, gerenciamento de dados/controle de versão, gerenciamento do ciclo de vida do produto (PLM), gerenciamento de requisitos, análise de código estático, etc. são todos softwares de cadeia de ferramentas essenciais para empresas de semicondutores. Além disso, muitas empresas adotaram ferramentas de design de chips, como linha de comando e ferramentas baseadas em GUI, preferência de vários fornecedores e arquitetura de organização em nuvem.


gerenciamento de IP


Embora cada vez mais empresas considerem o IP como o núcleo para o design de chips, a adoção da plataforma comercial de ciclo de vida IP ainda está em um estágio inicial. As ferramentas de gerenciamento do ciclo de vida do IP fornecem a base para a colaboração, ajudando a garantir a rastreabilidade e acelerar o tempo de lançamento no mercado. Os designers podem visualizar produtos usando IP e aprender sobre erros, designs derivados, status de regressão, etc. Essas informações economizam tempo de pesquisa e minimizam riscos imprevistos, ao mesmo tempo que ajudam a equipe a qualidade, distribuição e integração de PI.

Gerenciamento de dados/controle de versão

As soluções de gerenciamento de dados e controle de versão vêm da área de desenvolvimento. Este esquema remonta à fase inicial da empresa e constitui um pilar para a gestão da PI. Ter uma solução de gerenciamento de dados pode oferecer suporte ao rastreamento de IP, fornecer aos engenheiros metadados poderosos necessários para a tomada de decisões e contribuir para a colaboração de equipes globais.

resumo

O desenvolvimento da indústria de semicondutores está a mudar a cada dia que passa e a procura cada vez mais vigorosa do mercado trouxe mais desafios às empresas de semicondutores e, ao mesmo tempo, também abriu novas oportunidades para o desenvolvimento tecnológico e industrial. À medida que o design do chip se torna cada vez mais complexo, a equipe técnica precisa inovar e iterar mais rapidamente. As empresas devem atender a demanda do mercado no prazo e reduzir a lacuna entre a capacidade de design e a produtividade do design.

Com os crescentes requisitos de conformidade ou padrões de segurança funcional dos produtos semicondutores, a rastreabilidade tornou-se um grande desafio. A estratégia padrão de reutilização de PI é muito importante para aproveitar ao máximo seu investimento em PI. Uma plataforma eficaz de gerenciamento de IP pode ajudar os projetistas a encontrar, autenticar e gerenciar versões de IP. O uso desse IP de gerenciamento de plataforma pode ser reutilizado durante todo o projeto, permitindo que as empresas acelerem o tempo de lançamento no mercado e mantenham os lucros sem sacrificar a segurança ou a rastreabilidade. Esta pesquisa mostra que as vantagens do método de design centrado em IP podem ser maximizadas usando as ferramentas de gerenciamento corretas. Ao mesmo tempo, os fornecedores de ferramentas também têm a oportunidade de abrir potenciais mercados de aplicação para estas ferramentas.

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