本文來自微信公眾號“半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫”，綜合：Semiconductor Engineering。
無論是分立器件還是封裝，IC的增長前景強勁，但控制成本是一個巨大的挑戰(zhàn)。
在最近的電子系統(tǒng)設(shè)計聯(lián)盟活動中，半導(dǎo)體工程與多位專家基于經(jīng)濟如何影響芯片設(shè)計等話題展開了討論。具體與會專家有Cadence總裁兼首席執(zhí)行官Anirudh Devgan、西門子EDA執(zhí)行副總裁Joseph Sawicki、是德科技副總裁兼總經(jīng)理Niels Faché、Arm顧問Simon Segars，以及D2S董事長兼首席執(zhí)行官Aki Fujimura。
Semiconductor Engineering：我們曾經(jīng)認為EDA能夠抵御住衰退，因為設(shè)計總是在低迷時期繼續(xù)進行？這仍然是真的嗎？
Anirudh Devgan：這比以往任何時候都更真實。在未來五年左右的時間里，半導(dǎo)體市場預(yù)計將翻一番，達到1萬億美元。這對EDA和IP來說都是好事。此外，系統(tǒng)公司正在設(shè)計更多的芯片，這不會停止。這對我們的業(yè)務(wù)來說是一個很好的趨勢。最后，由于系統(tǒng)級和芯片級的耦合，我們正在大力投資于系統(tǒng)級設(shè)計和分析，這是一個不斷增長的總的市場需求。所以可能會有一些調(diào)整，但更多的是在供應(yīng)方面，而不是設(shè)計方面。當然，這很難預(yù)測。但如果你看看這些大趨勢，它們是非常積極的。
Niels Faché：我同意。有新的應(yīng)用程序和更多的垂直行業(yè)。這都是好消息。短期內(nèi)充滿挑戰(zhàn)，供需之間存在差異。我最近去歐洲旅行，并與我們的一些半導(dǎo)體客戶討論了這件事。有時他們對產(chǎn)品的需求比他們所能提供的高出30%。晶圓廠的產(chǎn)能在接下來的幾年里都被預(yù)訂滿了，但他們正在增加產(chǎn)能，我看到了一些這樣的建設(shè)。我們預(yù)計未來18至24個月實現(xiàn)供需平衡。除此之外，我們的業(yè)務(wù)存在長期增長趨勢，有更多的應(yīng)用程序、更多的設(shè)計，以及新的初創(chuàng)公司出現(xiàn)，這是一個非?；钴S的市場。對新項目和新創(chuàng)業(yè)公司有很多投資。他們都需要改進，他們都在尋找與自己業(yè)務(wù)核心相關(guān)的IP，他們需要咨詢服務(wù)，所以我們的處境很好。
Joseph Sawicki：我們每個人記得10年前，當所有人都說摩爾定律已死，或者當他們說永遠不會有90nm節(jié)點時，設(shè)計開始就會崩潰，只有四家公司制造芯片。這些都沒有發(fā)生。如果有什么不同的話，那就是設(shè)計開始急劇增加?，F(xiàn)在是這個行業(yè)的大好時機。但這也很有挑戰(zhàn)性，因為這些客戶要求很高。
Semiconductor Engineering：摩爾定律不會很快結(jié)束，但它正在放緩。我們在封裝中看到了更多異構(gòu)設(shè)計。那有什么影響？
Anirudh Devgan：1997年，我告訴人們，系統(tǒng)級封裝將取代系統(tǒng)級芯片。這需要25年才能實現(xiàn)。系統(tǒng)級封裝有很多優(yōu)點，您可以重復(fù)使用硅片，而不僅僅是重復(fù)使用IP。摩爾定律還可以再延續(xù)幾代，也就是再延續(xù)5到10年。因此，如果規(guī)模能持續(xù)10年，再加上3D-IC技術(shù)，它還能再保持5到10年的指數(shù)增長。如果你看看過去5年的縮放，它是由芯片上的更多東西驅(qū)動的，而不是經(jīng)典的Dennard縮放。3D-IC是它的自然延伸，我相信基本工藝至少可以再持續(xù)四五代。
Aki Fujimura：我們?yōu)榘雽?dǎo)體制造業(yè)做GPU加速，我們構(gòu)建自己的GPU平臺，因為可靠性問題非常重要。因此，我們對GPU的運行情況進行了相當多的跟蹤。英偉達剛剛發(fā)布了新的H100處理器，它擁有17000個單精度內(nèi)核。這些是SIMD機器，因此您無法真正將它們與CPU進行比較。但與兩年前NVIDIA發(fā)布的上一代A100相比，A100擁有大約7000個單精度內(nèi)核。在兩年內(nèi)，它從7000核增加到17000核。摩爾定律現(xiàn)在與過去不同，這是縮放，你并沒有獲得更快的時鐘速度，但你可以在一個芯片上計算比兩年前更多的東西，而且我相信這種情況還會繼續(xù)下去。英特爾剛剛公布了其半導(dǎo)體路線圖，他們會先到數(shù)字，然后再到埃。但他們的路線圖要到未來10年以上。所以這將繼續(xù)下去。當然，這是非常專業(yè)的東西。當你使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備時，你不需要這些。但主要是因為深度學(xué)習(xí)，對高性能計算有巨大的需求。這種趨勢將會持續(xù)下去，投資資金將會繼續(xù)存在。在制造方面，光罩將繼續(xù)擴大規(guī)模。在晶圓上印刷東西的光刻技術(shù)將會繼續(xù)，但是這很貴的。因此，唯一的問題是，是否有經(jīng)濟上的理由繼續(xù)下去，因為深度學(xué)習(xí)引發(fā)的對計算的無止境的需求將繼續(xù)下去。這是蠻力計算，它將不僅僅是深度學(xué)習(xí)。你不需要聰明，你只管去做。
Simon Segars：如果你看看人們現(xiàn)在正在構(gòu)建的一些復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這些都是帶有很深管道的超標處理器，它們非常了不起。在這個行業(yè)中，人們會想方設(shè)法在每一代人中提供越來越多的性能，并且有很多工具可以使用。用于這些非常復(fù)雜的多芯片封裝的3D-IC為性能增加了一兩個維度。然而，有趣的是，這并不是千篇一律。這不是要在芯片上制造更多晶體管或使它們更小，這是關(guān)于解決不同的問題。現(xiàn)在，對于大多數(shù)芯片來說，晶圓出來，它們被切成薄片，芯片放在某個地方，其他人將它們封裝起來。它非常簡單，并且是一個非常優(yōu)化的過程。但是你要從不同的工廠拿模具，把它們放在一起使用一些你要在它們之間設(shè)計的接口，以及如何處理基板的標準。然后你必須降低成本，因為現(xiàn)在從事這項工作的人正在建造非常昂貴的設(shè)計，只有擁有大量資源的少數(shù)人才能處理。但這項技術(shù)可以應(yīng)用到很多地方，挑戰(zhàn)是如何降低成本。因此，這可能成為每個設(shè)計師都要做的事情，就像今天編寫Verilog，或啟動一個模擬器或做位置和路徑。這必須成為主流。然后，從最小的微控制器到最大的SoC或芯片，你將真正提高性能。
Niels Faché：成本是我認為會得到解決的一個重要因素。但先進封裝和3D-IC有很好的發(fā)展空間。也許它從CPU頂部的內(nèi)存開始，以縮短距離或減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，但在數(shù)字領(lǐng)域之外還有更多應(yīng)用。當您考慮將射頻和模擬電路、傳感器和數(shù)字內(nèi)容堆疊在一起時，會有很多應(yīng)用。因此，先進封裝和3D-IC前景廣闊。當然，它也非常重視支持這一點的工具，這些都是非常復(fù)雜的設(shè)計。當您考慮硅IP、互連、封裝和建模所有效應(yīng)時，包括熱、寄生效應(yīng)、互連，我們必須提供可用的工具。
Joseph Sawicki：Dennard縮放已死，摩爾定律很好。但是這里有一個有趣的比喻。因此，Dennard縮放死亡的整個方面在很長一段時間內(nèi)都非常重視設(shè)計技術(shù)的協(xié)同優(yōu)化，尋找優(yōu)化晶體管堆疊方式、軌道數(shù)量、如何放置這些設(shè)備的方法在一起，以便您可以使用這個工具或這個過程，這些工具或過程本身不會給您帶來更好的性能，但仍然可以提供更好的性能。
當你轉(zhuǎn)向3D時，你需要設(shè)計系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化，我們需要開始生成工具，讓人們在規(guī)劃階段就能看到這一點。你要怎么劃分呢?在一個進程中放置無線電對性能的影響是什么?您希望在其中放置多少內(nèi)存，并將這些東西嫁接在一起?你是要做硅基還是有機基板，因為這對成本有很大影響。這是一組新出現(xiàn)在這個市場上的工具。它是關(guān)于能夠支持那些體系結(jié)構(gòu)級別的決策，因為這一切都回到了系統(tǒng)級別的性能，這些決策可以在公司關(guān)心的應(yīng)用程序空間中交付。
Anirudh Devgan：3D-IC將會普及，這是一個很好的機會。我們有新的問題需要解決，包括熱效應(yīng)和電磁效應(yīng)。它將是多技術(shù)芯片，以及芯片之間的接口IP，這就是我們想要的能解決更大的問題。
