Nhu cầu mạnh mẽ về chip bán dẫn trong lĩnh vực ô tô, trí tuệ nhân tạo (AI), xử lý dữ liệu và thiết bị đầu cuối thông minh đang thúc đẩy sự phát triển của ngành bán dẫn và dự kiến sẽ tăng lên 808.5 tỷ USD vào năm 2030. PricewaterhouseCoopers dự đoán rằng vào năm 2022, riêng doanh thu của thị trường bán dẫn liên quan đến AI sẽ tăng lên hơn 30 tỷ USD, với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 50%.

Đồng thời, chip bán dẫn đã trở nên nhỏ hơn, nhanh hơn và mạnh hơn, đồng thời tính linh hoạt và chức năng của chúng đã được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, khi thiết kế ngày càng phức tạp, nhu cầu về khả năng xác minh và công nghệ xác minh thế hệ tiếp theo cũng ngày càng tăng. Việc tuân thủ an toàn chức năng, phụ thuộc vào khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ và luồng tài liệu nghiêm ngặt, ngày càng trở nên quan trọng. Các công ty bán dẫn đang ngày càng áp dụng các phương án thiết kế tái sử dụng IP để rút ngắn thời gian đưa ra thị trường và tuân thủ các quy định. Việc áp dụng các phương pháp phức tạp hơn để thúc đẩy thiết kế và tái sử dụng sẽ thay đổi hoạt động kinh doanh và cải thiện hiệu quả R&D ít nhất 20%. 

Do vấn đề về chuỗi cung ứng toàn cầu và sự tăng trưởng bùng nổ của nhu cầu chip, ngành bán dẫn đã bước vào quá trình thương mại hóa quy mô lớn và sự cạnh tranh trên thị trường tiếp tục gay gắt. Gần đây, Hoa Kỳ đang khuyến khích sản xuất chip bán dẫn thông qua luật nhằm thúc đẩy hơn nữa sự phát triển của thị trường bán dẫn. Với việc ứng dụng chip bán dẫn dần mở rộng sang nhiều lĩnh vực ứng dụng mới hơn, xu hướng này sẽ tiếp tục trong vài năm tới.

Áp lực về thời gian đưa ra thị trường và việc tái sử dụng IP một cách hiệu quả là hai vấn đề quan trọng nhất mà các công ty bán dẫn phải đối mặt và những vấn đề này có liên quan chặt chẽ với nhau. Mặc dù việc tái sử dụng IP là một cách hiệu quả để rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường nhưng các doanh nghiệp cần thực hiện các chiến lược tái sử dụng IP tiêu chuẩn. Việc thiếu các chiến lược, quy trình và công cụ hỗ trợ tái sử dụng tiêu chuẩn đã cản trở nghiêm trọng sự tăng trưởng năng suất thiết kế chip. Thực tế là khả năng thiết kế chip đang tăng lên nhanh chóng làm phức tạp thêm tình hình. Theo một nghiên cứu gần đây của Đại học Michigan, năng suất thiết kế chip đang tăng với tốc độ hàng năm là 28%, nhưng năng suất của chất bán dẫn đang tăng nhanh hơn, với tốc độ tăng trưởng hàng năm là 58%.


Khoảng cách năng suất này theo xu hướng thương mại hóa chất bán dẫn ngày càng tăng, đòi hỏi doanh nghiệp phải duy trì tỷ suất lợi nhuận nhất định trong điều kiện cạnh tranh khốc liệt. Chiến lược tái sử dụng IP tiêu chuẩn đang trở thành điều kiện cần thiết để đáp ứng nhu cầu theo thời gian đưa ra thị trường và thu hẹp khoảng cách giữa khả năng thiết kế và năng suất thiết kế.

Tuân thủ và quản lý tuân thủ

Các công ty bán dẫn ngày càng được yêu cầu phải đáp ứng ISO 26262, ITAR và các tiêu chuẩn an toàn chức năng/tuân thủ khác. Điều này cũng dễ hiểu, bởi nhiều thị trường thúc đẩy sự phát triển của chất bán dẫn là những ứng dụng hướng tới người tiêu dùng. Khi ngày càng có nhiều công ty bán dẫn cung cấp cho các ngành được quản lý, họ sẽ cần chứng minh rằng sản phẩm của mình có thể đáp ứng các yêu cầu về an toàn. Một bộ công cụ thiết kế và triển khai có thể tự động hóa và đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc của thiết kế chip là điều cần thiết để đáp ứng quy trình tuân thủ nghiêm ngặt.

Hiện tại, hầu hết các công ty bán dẫn vẫn cho biết họ đang sử dụng các quy trình thủ công để quản lý tuân thủ và thiếu quản lý tự động. Phương pháp này chỉ phù hợp để quản lý ở quy mô nhỏ, nhưng với việc mở rộng quy mô doanh nghiệp, việc quản lý các mức độ tuân thủ khác nhau có thể ngày càng khó khăn hơn. Việc áp dụng cách tiếp cận nền tảng để đạt được sự tuân thủ có thể mang lại cho nhóm một cái nhìn toàn diện, giúp việc tuân thủ các tiêu chuẩn dễ dàng hơn. Mặc dù có ít công cụ cung cấp khả năng tự động hóa trong lĩnh vực này nhưng có vẻ như cần phải tự động hóa xung quanh các yêu cầu tuân thủ của các tiêu chuẩn này. Nền tảng này có thể được sử dụng để theo dõi và tóm tắt mức độ tuân thủ của các công cụ một điểm khác nhau trong các tình huống ứng dụng cụ thể của chúng.

Tích hợp hệ thống nhúng và IP

Ước tính đến năm 2027, thị trường hệ thống nhúng toàn cầu sẽ tăng trưởng 6.3%, đạt 137.31 tỷ USD. Phần mềm nhúng đang trở thành một phần quan trọng của nhiều sản phẩm và ngày càng có nhiều sản phẩm tích hợp phần cứng và phần mềm. Điều này sẽ khiến việc thiết kế chip trở nên phức tạp hơn, đòi hỏi sự hợp tác giữa các nhà thiết kế phần cứng và nhà phát triển phần mềm.

Với việc xóa mờ ranh giới giữa phần cứng và phần mềm, doanh nghiệp sẽ cần quản lý vòng đời thiết kế của mình một cách thống nhất và rõ ràng. Cấu hình rất quan trọng để giải quyết mối tương quan giữa các thành phần phần cứng và phần mềm, đồng thời nó có thể cho phép truy xuất nguồn gốc và một nguồn thông tin duy nhất cho các phiên bản thành phần trong thiết kế.

Trong một con chip thông thường, hơn 40% số chip được làm bằng IC tùy chỉnh. Để tăng tốc độ thiết kế SoC tín hiệu hỗn hợp phức tạp, việc tái sử dụng các thành phần tương tự ngày càng trở nên phổ biến. Nói cách khác, ngày càng có nhiều mạch tương tự được tích hợp vào SoC. Hầu hết các doanh nghiệp đều cho rằng thiết kế chip ngày càng có nhu cầu tích hợp IP mới hoặc hiện có. Điều này thể hiện rõ ràng tầm quan trọng của thiết kế thành phần dựa trên IP trong ngành bán dẫn ngày nay. Việc sử dụng lại các thành phần IP có thể giúp nhóm dành ít thời gian hơn cho việc tích hợp. Quản lý vòng đời IP toàn diện có thể cung cấp cho các nhà thiết kế một nền tảng chất lượng cao để tìm, xác định và tích hợp IP, từ đó đơn giản hóa việc tích hợp IP và thiết kế chip.

Ngoài ra, quy mô ứng dụng của thiết kế 2.5D đang dần tăng lên. Nhiều doanh nghiệp cho biết họ đã áp dụng hoặc đang xem xét áp dụng thiết kế 2.5D cho sản phẩm của mình. Với sự chậm lại của Định luật Moore, để duy trì mức độ tích hợp SoC, thiết kế 2.5D đã dần trở thành xu hướng phát triển của thị trường.

Những thách thức trong thiết kế chip

Thiết kế chip ngày càng trở nên phức tạp và vấn đề chuỗi cung ứng bán dẫn toàn cầu không thể giảm bớt, điều này đã gây ra những ảnh hưởng nhất định đến thời gian tiếp thị và lợi nhuận của các doanh nghiệp bán dẫn. Các doanh nghiệp phải đối mặt với vô số trở ngại khi cố gắng duy trì lợi thế cạnh tranh của mình.

Việc tìm kiếm IP liên quan có thể được sử dụng lại là một thách thức. Hiện nay, cách làm của các công ty bán dẫn là sử dụng lại IP trong các dự án trước đó hoặc tìm kiếm trong danh mục IP của công ty. Mặc dù phương pháp này có hiệu quả nhưng nó không thể tạo ra IP tốt nhất cho dự án hiện tại. Để nâng cao năng suất thiết kế và thiết kế tốt hơn các sản phẩm chip bán dẫn, doanh nghiệp cần tìm kiếm một phương pháp tiêu chuẩn hơn và dựa trên dữ liệu để hiện thực hóa việc tái sử dụng IP.

Các nhà thiết kế cho biết phải mất ít nhất một ngày hoặc hơn để tìm được IP phù hợp cho thiết kế của mình vì rất khó tìm được IP phù hợp. Sau đó, nhà thiết kế cần chứng nhận IP và đưa nó vào thiết kế. Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu thiết kế ngày càng cao, các nhà thiết kế không thể mất một ngày, thậm chí lâu hơn để tìm kiếm. Do đó, sẽ là hướng phát triển để tải siêu dữ liệu của các công cụ xác thực chất lượng khác nhau trong hệ sinh thái thiết kế vào thư mục IP và IP danh mục. Lược đồ này giúp tổ chức và tăng tốc quá trình tích hợp, đồng thời cũng có thể được sử dụng để xác định trạng thái và chất lượng của IP. Đồng thời, để phân loại IP tốt hơn, nhóm cần một nền tảng toàn diện giúp các nhà thiết kế tìm ra trạng thái của IP nhằm tối ưu hóa quá trình tìm kiếm, liên tục thúc đẩy việc tái sử dụng IP và rút ngắn thời gian đưa ra thị trường.

Ngoài ra, việc theo dõi và xác định chất lượng IP là rất quan trọng để truy xuất nguồn gốc. Quá trình mà các nhà thiết kế xác định xem các yêu cầu có được đáp ứng hay không bằng cách xem xét bằng chứng hỗ trợ trong quá trình thiết kế và theo dõi việc sử dụng IP trong các dự án khác nhau trong toàn doanh nghiệp. Việc có nền tảng IP đáp ứng các yêu cầu và kịch bản sử dụng có thể cung cấp cho nhóm thông tin về tình trạng IP, điều này hữu ích để ứng dụng tốt hơn trong các dự án trong tương lai.

Công cụ thiết kế chip được các nhà lãnh đạo ngành tin cậy

Đối với các doanh nghiệp bán dẫn, với sự phát triển không ngừng của thiết kế chip, yêu cầu ngày càng cao hơn về các công cụ cơ sở hạ tầng phục vụ thiết kế và phát triển. Trong số đó, quản lý IP, quản lý dữ liệu/kiểm soát phiên bản, quản lý vòng đời sản phẩm (PLM), quản lý yêu cầu, phân tích mã tĩnh, v.v. đều là những phần mềm chuỗi công cụ thiết yếu cho các doanh nghiệp bán dẫn. Ngoài ra, nhiều doanh nghiệp đã áp dụng thêm các công cụ thiết kế chip như dòng lệnh và công cụ dựa trên GUI, ưu tiên của nhiều nhà cung cấp và kiến trúc tổ chức đám mây.


quản lý IP


Mặc dù ngày càng có nhiều doanh nghiệp lấy IP làm cốt lõi cho thiết kế chip nhưng việc áp dụng nền tảng vòng đời IP thương mại vẫn đang ở giai đoạn đầu. Các công cụ quản lý vòng đời IP cung cấp nền tảng cho sự hợp tác, giúp đảm bảo khả năng truy xuất nguồn gốc và rút ngắn thời gian đưa sản phẩm ra thị trường. Nhà thiết kế có thể xem các sản phẩm sử dụng IP và tìm hiểu về lỗi, thiết kế phái sinh, trạng thái hồi quy, v.v. Thông tin này giúp tiết kiệm thời gian tìm kiếm và giảm thiểu rủi ro không lường trước được, đồng thời giúp nhóm nâng cao chất lượng, phân phối và tích hợp IP.

Quản lý dữ liệu/kiểm soát phiên bản

Các giải pháp quản lý dữ liệu và kiểm soát phiên bản đến từ lĩnh vực phát triển. Kế hoạch này có thể được bắt nguồn từ giai đoạn đầu của công ty và cung cấp trụ cột cho việc quản lý sở hữu trí tuệ. Việc có giải pháp quản lý dữ liệu có thể hỗ trợ theo dõi IP, cung cấp cho các kỹ sư siêu dữ liệu mạnh mẽ cần thiết để đưa ra quyết định và đóng góp vào sự cộng tác của các nhóm toàn cầu.

tóm tắt

Sự phát triển của ngành công nghiệp bán dẫn đang thay đổi từng ngày và nhu cầu thị trường ngày càng mạnh mẽ đã mang đến nhiều thách thức hơn cho các doanh nghiệp bán dẫn, đồng thời cũng mở ra những cơ hội mới để phát triển công nghệ và công nghiệp. Khi thiết kế chip ngày càng phức tạp, đội ngũ kỹ thuật cần phải đổi mới và lặp lại nhanh hơn. Doanh nghiệp phải cung cấp kịp thời nhu cầu thị trường và thu hẹp khoảng cách giữa năng lực thiết kế và năng suất thiết kế.

Với yêu cầu ngày càng tăng về việc tuân thủ hoặc tiêu chuẩn an toàn chức năng của các sản phẩm bán dẫn, việc truy xuất nguồn gốc đã trở thành một thách thức lớn. Chiến lược tái sử dụng IP tiêu chuẩn là rất quan trọng để tận dụng tối đa khoản đầu tư IP của bạn. Nền tảng quản lý IP hiệu quả có thể giúp các nhà thiết kế tìm kiếm, xác thực và quản lý các phiên bản IP. Việc sử dụng IP quản lý nền tảng như vậy có thể được tái sử dụng trong suốt dự án, cho phép doanh nghiệp tăng tốc thời gian tiếp thị và duy trì lợi nhuận mà không phải hy sinh tính bảo mật hoặc khả năng truy xuất nguồn gốc. Nghiên cứu này cho thấy những lợi thế của phương pháp thiết kế lấy IP làm trung tâm có thể được phát huy tối đa bằng cách sử dụng các công cụ quản lý phù hợp. Đồng thời, các nhà cung cấp công cụ cũng có cơ hội mở ra thị trường ứng dụng tiềm năng cho những công cụ này.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm: Bài viết này được sao chép từ "TechSugar". Bài viết này chỉ thể hiện quan điểm cá nhân của tác giả, không thể hiện quan điểm của Sacco Micro và ngành. Nó chỉ dành cho việc in lại và chia sẻ để hỗ trợ việc bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ. Vui lòng ghi rõ nguồn và tác giả khi tái bản. Nếu có vi phạm vui lòng liên hệ với chúng tôi để xóa.