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2019年什么有效,什么没有

发布日期:2019-12-23

GRCC汽车电子电气架构创新发展论坛

2019-12-20 22:21:34

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这一年开始时不稳固,但EDA取得了稳健的增长,半导体显示出对2020年的良好前景。


2019年12月19日-作者:BRIAN BAILEY


从收入的角度来看,对于半导体公司来说,2019年是艰难的一年,特别是对于存储器公司而言。另一方面,EDA行业又是强劲增长的一年。


这种差距的很大一部分可以归因于半导体的新兴技术领域的数量,但尚未达到量产。一些市场继续挣扎,而某些市场可能进入幻灭低谷。但是,设计开始的数量在增加,这说明EDA强劲增长,其中许多来自过去未设计硬件的公司。尽管存在一些波动,但分析师的期望仍然很高,他们预计未来五年的复合年增长率为8%至12%。


图1. 1996年第一季度至2019年第二季度按类别划分的季度EDA,SIP和服务收入。来源:ESD Alliance市场统计服务


负责领导的是AI。“大数据和AI应用程序,包括机器学习和深度学习,现在已成为电子行业的主要驱动力,” OneSpin Solutions营销主管Rob van Blommestein说。“这导致了异构计算平台的出现,既有嵌入式FPGA架构的传统SoC,也有合格的SoC。Xilinx的7nm Versal自适应计算加速平台(ACAP)是这一趋势的一个很好的例子。


其他市场一直在下降。Cadence设计IP营销总监Tom Wong说:“比特币SoC市场确实如预期的那样急剧下降。”有趣的是,中国的比特币SoC厂商已经转向了人工智能(AI)加速SoC。这将不会产生有意义的晶圆消耗,因为AI加速SoC中的所有工作都在进行中,而且没有特别大的数量,这意味着每个设计少于1亿个芯片。美国有许多AI加速SoC初创公司处于开发模式,而晶片消耗却不大。


幸运的是,移动行业有所救助。Wong补充说:“比特币的下降不会产生任何多余的晶圆产能,因为释放的产能被iPhone销量的回升和华为手机在中国的爆炸性增长所消耗。” “智能手机的销售消耗了所有先进工艺晶圆,代工厂商必须在2019 / 2H投入额外的资本支出,以扩大产量以支持需求。中美之间的贸易争端也扭曲了晶圆生产和CapEx投资的供求曲线。


到目前为止,与中国的贸易战似乎并未使EDA放缓。西门子业务部Mentor的名誉**执行官Walden Rhines指出,2019年第二季度“可能早于某些[贸易战]行动,但我们在上个季度表现不佳,本季度的预期为6.5%。那是非常强大的,如果您看看实力所在,那么环太平洋地区确实是世界上最强大的地区。


一些新技术正在推动**进的制造节点的发展。ANSYS副总裁兼**战略家Vic Kulkarni表示:“由于对数据处理的巨大需求,我们正在朝着10nm特征尺寸以下的高级节点开始加快设计步伐。” “计算能力的这种显着提高是由云计算在包括HPC,5G,人工智能,汽车和高级移动设备在内的多个垂直领域中迅速采用所推动的。


关于驱动程序几乎没有分歧。“ AI,5G,自动驾驶汽车,物联网(IoT)已成为2019年半导体行业的主要增长动力,” Intermolecular业务领域负责人兼董事总经理Casper van Oosten说。这些驱动因素还增加了技术的复杂性,并且需要更加注重有效的研发和数据分析,以识别正确的材料和集成解决方案,从而保持创新和竞争力。能够在这个日益数据驱动的社会中运作的一年,给我们公司以及我们的客户带来了巨大的变化,并带来了意想不到的速度。


分子间在2019年被默克公司(Merck KGaA)收购,这一年标志着持续的收购。根据IC Insights的数据,该行业的并购活动总额约为290亿美元。


ANSYS的Kulkarni表示:“在我们的**半导体客户中,包括Mellanox-NVIDIA,Mobileye-Intel,Renesas-IDT,InPhi-eSilicon等,存在大量的并购(或裁员)。” “英特尔也将其手机调制解调器业务出售给了苹果公司,Marvell宣布了将其WiFi连接业务出售给NXP并收购GlobalFoundries的ASIC业务的打算。


实际上,就在上周,还宣布了其他几笔相当大的交易。


“虽然并购的步伐从一开始就令整个行业感到意外,但我们对整个生态系统的机遇感到非常兴奋,因为这些收购表明汽车,5G,和HPC,” Kulkarni说。“这将使合并后的公司中的多个技术和研发团队聚集在一起,以解决复杂的系统级问题。据IC Insights称,2019年有望超过2017年,成为半导体并购的第三大年份。


2018年底,电子系统设计联盟(ESDA)与SEMI携手合作。目标是将设计部分整合到其电子制造供应链范围中,从而连接整个生态系统。ESD联盟执行董事鲍勃·史密斯(Bob Smith)表示:“在2019年,很明显,尽管设计和制造是全球电子产品市场和供应链的组成部分,但它们仍然相距甚远。” “尽管存在一定程度的合作与协作,但每个机构都追求不同的目标并面临独特的挑战。他们拥有许多共同的行业问题和瓶颈,可以通过更广泛的协作和合作来解决。


技术驱动力


尽管**节点的开发仍在继续,但它们无法满足AI等应用所需的更多晶体管的需求。问题的部分原因是这些芯片已达到标线片的极限,这导致它们寻求其他解决方案。


Cadence的IC封装和跨平台解决方案产品管理小组主管John Park说:“正如我们所预料的那样,我们见证了3D-IC爆炸的开始。”几乎每个大中型半导体设计公司都在考虑将单个芯片的多芯片3D-IC替代产品。此外,两家大型半导体制造厂都在2019年宣布了3D-IC参考流程。


已经很长时间了。“对于我们来说,这是2019年一个令人愉快的转折点,”库尔卡尼说。十多年来,我们一直致力于封装建模,电源和信号完整性,热和可靠性仿真解决方案,从单片IC封装,PGA(引脚栅格阵列),表面贴装,SiP,2.5D到3D堆叠芯片封装。现在,我们已经加快了与台积电(TSMC)和三星(Samsung)的MDI(多芯片集成)封装解决方案的认证。


这为EDA创造了新的机会。“多芯片(let)3D方法需要新工具来计划和管理**连接性,并导出设计/包装替代方案,” Park说。“这个**的计划和管理解决方案现在是所有多芯片(参考)参考流程的一部分。今天,这种方法通常扩展到芯片接口规划和封装I / O优化的过程,而无需过多考虑PCB。期望在未来几年看到这种变化,因为建筑师和设计师将需要计划和优化完整的芯片,封装和PCB系统。


在AI,汽车和5G等新兴市场对算法,标准和接口的持续快速变化的需求中,FPGA的发展轨迹也得以持续。能够对硬件进行编程以适应这些变化至关重要,但这并不像听起来那么简单,而这反过来又推动了高级合成的发展。


“ FPGA在AI应用程序的性能和灵活性方面的优势已广为人知。编程模型是最重大的挑战,” Silexica产品副总裁Jordon Inkeles说。“编程模型中的挑战不会一flow而就。将通过匹配开发人员专业知识的流程组合来解决。HLS提取了硬件以使软件工程师获得成功,但这只是最近才使用Silexica的SLX FPGA之类的工具。以前,大多数HLS用户仍然是硬件工程师。HLS将为软件开发人员提供利用FPGA所需的灵活性。但是,TensorFlow和Caffe仍将使用ML框架和库为数据科学家提供更高的抽象级别,以加速数据科学家的算法。


接口


接口曾经被认为是乏味的必需品,但是最近它们已成为新功能的促成因素。“正如去年所预测的那样,全球5G部署正在加速发展,并将在整个2020年持续进行,” Arm副总裁兼客户业务部门总经理Paul Williamson说。“东京奥运会将是向全球数十亿观众展示5G带来的可能性的地方。这将标志着“ 5G时代”的开始,新的和改进的用例和体验将在设备上加速发展。


有线连接也不是一成不变的。“随着USB实施者论坛发布USB4规范,USB行业标准再次发展,” Kandou**执行官Amin Shokrollahi说。“这为通过USB-C连接器进行视频处理和数据传输提供了更快的连接。它还有望为不同的信号调理技术提供一种解决高速信号系统挑战的方法。


市场驱动力


很难忽视AI及其在几乎每个行业领域所推动的新应用的飞速增长。“系统公司设计定制硅的趋势正在改变整个行业,” Kulkarni说。“像Google,Amazon,Facebook,Microsoft等系统公司宣布计划以更快的速度构建自己的AI芯片。令人鼓舞的是,在ODSA定义的开放接口(特定于开放域的体系结构)下出现了标准化工作,这将有助于降低设计基于**芯片的高性能加速器的复杂性和成本。


这种趋势不仅发生在AI中。“我们看到特斯拉,丰田(与Denso合作)等传统汽车OEM厂商开始研发定制硅芯片(或基于小芯片的设计),而不是通过传统的一级供应商,” Kulkarni补充说。“汽车领域已经成为半导体行业的新战场。


汽车行业的兴起也引起了对新EDA工具的需求。OneSpin的van Blommestein说:“通过对汽车电子ISO 26262标准的关注,功能安全的重要性日益凸显。” “无人驾驶汽车显然为安全性,安全性和信任度设定了很高的标准,但我们也看到了其他领域的需求。核电站,航空电子设备,军事系统和可植入医疗设备都是几乎没有错误余地的应用。开发人员需要正式证明他们的设计是安全,可靠和可信赖的。


并非所有来自汽车行业的消息都是正面的。Verific Design Automation**运营官Michiel Ligthart说:“ 2019年是很多人开始意识到,我们道路上自动驾驶汽车的梦想还有很长的路要走。“说实话,一项技术有什么优点,要求我将手(柔软的手掌和所有东西)放在方向盘上,并将脚踩在制动器附近,以便在机器人出现故障时随时可以接管?


其他技术领域也在努力克服采用方面的阻力。Arm的Williamson说:“虽然我们仍处于移动设备沉浸式体验的初期,但我已经看到了积极的迹象,即专用XR设备将提供确保未来成功所需的性能和不受限制的体验。” “目前的一个例子是Oculus Quest,它为消费者提供了多年来一直渴望的不受束缚的VR游戏体验。当我们处于AR增长的开始之时,正如Microsoft HoloLens 2所强调的那样,行业的AR生产力优势已经凸显出来。这将在2020年继续发展。


RISC-V


RISC-V ISA的兴起一直没有减弱。 van Blommestein说:“我们预测RISC-V将成为SoC开发的主要因素,并且将出现一个庞大的生态系统来支持该架构。” “事实确实如此。有大量可用的开源和商业处理器内核,以及软件,EDA工具和其他支持技术。 RISC-V基金会现在拥有超过325个成员公司和组织。与谁采用RISC-V相比,更多的问题是谁不使用RISC-V。


其他人也同意。 “我们看到了RISC-V的许多横向应用,” Codasip全球销售副总裁Jerry Ardizzone说。 “目前人工智能领域有很多活动。人们想放下许多处理器,也许对处理器本身做一点定制,然后重复很多次。因此,有很多兴趣。但是随着时间的流逝,您将在所有市场中看到这一点。这不会立即发生。在接下来的几年中,随着提供处理器IP和围绕其提供第三方生态系统的公司不断壮大并开发更多IP,您将看到我们转向广泛的市场空间。


简而言之,构建ISA不仅仅是规范。它需要完整的生态系统,工具和安全性基础架构,而这一切都需要时间。尽管如此,许多最初的基础工作始于2019年。


Rambus研究员Helis Handschuh说:“我们正在努力确定RISC-V社区在安全方面面临的最大挑战。” RISC-V基金会安全常务委员会主席。她指出了微体系结构安全实施中的缺陷,安全认证和保证,后量子加密以及如何**地披露安全漏洞是头等大事。 “机遇很多,这是一个非常非常大的生态系统。但是在那个世界上,安全问题是一个具有挑战性的问题,我们正在努力解决。


工具开发


除了已经指出的工具开发机会外,其他领域也越来越重要。 Real Intent总裁兼**执行官Prakash Narain表示:“我们看到静态签核的采用非常广泛。” “在今年的DAC上,一些用户介绍了静态签核的**实践。一项重要建议是,不仅静态签章已开始被接受为验证问题的另一种方法(不同于模拟,不同于正式形式),而且还是其自身的方法,因此需要适当的产品设计。


我们看到,无论是独立的还是嵌入式的,FPGA的使用都在增加。 van Blommestein说:“我们注意到,FPGA设计的形式等效检查已经成为在开发链中建立信任的关键技术,并且我们预测在2019年会有显着增长。” “这项技术可以确保在开发过程中没有引入硬件木马。此外,用于综合和布局布线的FPGA工具不断增加必须进行正式验证的积极优化。由于两个原因,FPGA等效性检查的用途正在扩大。



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