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西门子:技术扩展、设计缩放以及系统扩展是IC设计三大趋势 2022-05-23

        日前,西门子ED[**]在圣克拉拉举办了名为 User2User 的年度用户大会。周二,西门子 ED[**] 的 IC 部门执行副总裁 Joseph Sawicki发表了演讲。

        以下编译自SemiWiki:

        主持人 Harry Foster 说每个主题演讲都像是一场 Ted,他们确实做到了这一点。 Joseph 的主题是,从 IC 到系统——半导体行业的新机遇。

       数字化正在推动所有行业:航空航天、汽车、消费、电子和半导体、能源、重型、医疗、海洋、工业。

        现在有一个普遍认知是人工智能无处不在:传感器、边缘计算、5G/无线通信、云和数据中心。从 1992 年到 2014 年,半导体在电子系统中的份额为 16%,但现在已增长到 24% 左右,并且他预测显示,到 2025 年,电子系统的收入将达到 3.2万亿美元,因此是一个相当庞大的市场规模。

        系统公司正在成为 IC 设计的主力军,例子不胜枚举:苹果、亚马逊、谷歌、中兴、特斯拉、博世、华为、Facebook。代工厂已经看到系统公司从 2011 年仅占收入的 1% 增长到 2021 年的 21%,这是一个巨大的增长潜力,苹果已成为台积电的第一大客户。在 2006 年的 Hot Chips 会议上,只有 16% 的被接受论文来自系统公司,而到 2021 年,这一数字已增长到33%。可以说,系统公司正在推动芯片层面的创新。

        考虑一下 [**]pple 的历史,他们的第一个 64 位应用处理器是在 2013 年推出的,但为什么要这样做呢?即使在 2022 年,R[**]M 地址空间仍然不需要 64 位。答案是性能,[**]RM 内核可以在 32 位或 64 位模式下运行,而在 64 位模式下运行的性能提高了 31%。

        汽车领域出现了一些新趋势——汽车即服务,沃尔沃计划到 2025 年通过服务实现 50% 的收入。特斯拉提供 OT[**] (Over The [**]ir) 更新服务和新功能升级,在初始销售后增加收入。 Gartner 报告称,到 2025 年,前 10 名汽车 OEM 中的一半将设计自己的芯片,实际上到 2021 年,10 家中就已经有 7 家宣布要开发自己的芯片。福特和 Globalfoundries 将在 IC 设计方面合作,以解决供应链问题。自 2020 年新冠疫情开始以来,汽车行业受到了伤害。

        汽车逐渐电气化是新 IC 设计开始的主要驱动力,到 2028 年,每辆汽车的半导体需求应达到500 美元,因此这是一个 240亿美元的市场。 5G 通信对于汽车的 OT[**] 更新和服务非常重要,并且每年增长 3 倍。

        2015 年连接到互联网的传感器总节点为16亿个,到 2025 年爆发式增长至300亿,因此视频、数据和数据中心的增长非常大。

        根据 IBS 2021年9月预计,,数据中心内的半导体含量到2030年将增长到2420亿美元,复合年增长率为 14%。

鉴于增长市场对半导体的需求,我们的行业将如何满足这些需求? Joseph总结出满足需求的三大趋势:

        技术扩展——新节点和 3D IC

        设计缩放——硅集成

        系统扩展——数字孪生,根据规范验证设备以及带有应用的完整软件堆栈

        对于技术扩展,我们可以看看摩尔定律,它并没有完全死掉。看看苹果的 [**] 系列处理器,从 2013 年到 2021 年,我们看到晶体管数量从 10 亿个增长到 150 亿个,因此它仍然以 15 倍的速度扩展,但是Dennard定律已经死了。所以时钟频率在 8 年的时间框架内并没有提高 16 倍。从单核 CPU 性能来看,Geekbench 的分数从 269 到 1734 不等,所以这似乎也在飞速增长。正是因为摩尔定律还在生效,代工厂在最近8年的工艺也得到了不断发展。

       单片集成正在增长,是的,但 3D IC设计也随之而来,并结合了创新的封装。SIP是一种新趋势。系统和设计技术的协同优化是成功的必要条件。

        在设计缩放方面,有报告声称 7nm 设计成本为 2.8 亿美元,但这是真的吗?这个数字听起来太大了,但趋势线是真实的,因为小节点推高了设计和验证成本。应对成本增加的一种方法是从 RTL 转向系统级C语音设计。以 NVIDI[**] 为例,正如 2019 年 8 月在 Hot Chips 上报道的那样,一个只有 10 名工程师的小团队在 6 个月内通过使用 C++ 和 HLS(高级综合)方法,为深度学习推理加速器开发了一种新芯片。谷歌是另一家使用 HLS 来帮助管理 SoC 设计成本的系统公司。

        对于系统扩展我们的想法是创建一个真正的数字孪生。数字孪生的一个例子是 P[**]VE360——它是一种通过交通、人员和车辆验证汽车模型的方法。您可以运行此数字孪生以验证虚拟模型,或为您的 [**]D[**]S 系统运行软件,以模拟动力、车辆建模(动力传动系统、底盘、座椅、道路对乘员的影响)。这是一种在生产开始前进行安全验证的方法。

        最后一个主题是生命周期管理,考虑一个拥有数十万刀片服务器的数据中心,您可以在其中实时监控所有刀片服务器,调试该数据中心的任何可靠性问题,并且您可以分析所有嵌入式传感器数据,从字面上跟踪数据中心的健康状况。

        总结

        一个万亿美元的半导体产业正在向我们靠近,所以这是一个激动人心的时刻,成为 ED[**] 产业的一部分,这使得所有这些增长成为可能,因为系统设计师正在开始新的设计,人工智能无处不在,车辆电气化仍在继续,以及数字孪生正在被广泛采用。

 

        来源:电子工程世界http://news.eeworld.com.cn/manufacture/ic590842.html

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