电子领域领域正在面临前所未有的危机,同时也出现了很多值得我们关注的机遇。当我们今天谈论电子设计时,我们谈论电子设计的危机:成本、专业知识、不可预测性。
成本包括设计成本与制造成本。设计成本包括工程师、许可证、进度和风险。
芯片设计成本将超过晶圆成本
根据DARPA观点:
芯片成本包括晶圆制造成本和设计成本
任何芯片制造工艺中,晶圆的成本几乎总是每平方毫米几个美分(1~5)左右.
设计成本包括芯片工程师、许可证、进度和风险。芯片工程师主要工作是设计和验证
每平方毫米的设计成本随着芯片制造工艺的进步指数级上升
到14nm工艺节点的时候,晶圆制造成本和设计成本已经相当
芯片设计能力与制造工艺能力渐行渐远
根据UCSD观点:
芯片制造工艺进步,每平方毫米晶圆可以布置2~4的晶体管,这是可用密度.
实际芯片每平方毫米的真正布置的晶体管数量却达不到,这是可实现密度
质量的不可扩展性:对于每一个新技术节点,是的,你可以在一平方毫米内打印两倍于以前的晶体管——这是可用的密度……但是,在一个给定的区域内,从一个节点到另一个节点,你不能安装两倍多的有用晶体管——这就是可实现的密度。
可用密度和可实现密度的差距就是设计能力差距,这种差距已经可以追溯到10多年前
专业知识也是电子设计的重大危机之一
现代芯片设计是天下最难的工作
半导体之摆
牧本周期(Makimoto Wave):半导体器件会在标准化和可定制两种相反的趋势中来回震荡,大概每10年调整一次方向。周期震荡的原因一方面是对更高性能,更低功耗,更少器件,更高差异化的要求,另一方面是 对快的开发周期,更低投资,更高灵活度的要求
- 芯片设计工具极其复杂:
现代P&R工具有超过10K个命令和选项。新工具引入了更复杂的过程来处理日益增加的设计规则复杂性 - 芯片设计专业性和风险提升:
更难预测质量、进度
不断增加的成本、风险
需要更多专家级用户 - 思维模式僵化:
仍然是计算机辅助的思维模式
没有设计智能化思维模式,再次假设用户必须具备大量专业知识
设计本身太难了!现代P&R工具有超过10K个命令和选项。在最新的节点中,工具引入了更复杂的过程来处理日益增加的设计规则复杂性。所以结果很难预测,需要专家用户。这就带来了成本和风险,对行业不利。如果你还记得Makimoto的浪潮:是什么让行业从标准化时期回到定制阶段?制造能力按摩尔定律实现功率和性能的扩展,设计能力通过设计技术和设计成本不断改进。但这两个驱动力都熄火了!仍然生活在计算机辅助的思维模式中,而不是设计自动化思维模式-再次假设专家用户。那么我们如何避开这个“局部最小值”?
市场、技术、环境等等不确定性风险长期存在
- 市场风险:
芯片属于半导体行业最上游,需要提前2~5年对市场和产品定位进行预测. - 环境风险:
政策、行业和产业上下游变化快
地域政治影响 - 管理风险:
芯片设计人员存在巨大人员缺口.
有着丰富经验的成熟的技术专家需要很长时间的经验积累 - 费用风险:
IP核严重依赖国外,license费用居高不下
EDA昂贵且不可获得
流片费用随工艺指数提升 - 委托加工风险:
流片制作周期长
成品良品率低
调试过程缺乏支持 - 技术风险:
芯片制造工艺技术变革速度惊人,紧跟最新工艺成本高,风险大
技术上很难保证一次流片成功
电子设计的机遇
所有未来的道路都是在危机中产生的,在可见的未来几十年,电子设计的机遇在于开源与AI。包括云原生、开源和以AI优化为中心的电子设计生态。
以大量的开源的软硬件设计为燃料,以云端无尽的算力为引擎,以当下最前沿的AI科技点燃下一代EDA的熊熊烈火!这就是电子设计领域的新生
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