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芯片设计面临很多挑战,但是如何解决IP复用和集成问题?

发布时间:2022-03-18作者来源:萨科微浏览:662

汽车、人工智能(AI)、数据处理和智能终端等领域对半导体芯片的强劲需求不断加速半导体产业的发展,预计到2030年将激增至8085亿美元。 ,普华永道预测,2022年仅AI相关的半导体市场收入就将增长到300亿美元以上,年增长率高达50%。


与此同时,半导体芯片变得更小、更快、更强大,并且在灵活性和功能性方面有了显着提高。然而,随着设计变得越来越复杂,对验证能力和下一代验证技术的需求也越来越大。依赖于完全可追溯性和严格的文档流程的功能安全合规性变得越来越重要。半导体公司越来越多地采用 IP 重用设计方案来缩短上市时间并遵守法规。采用更复杂的方法来促进设计和重用将改变业务并将研发效率提高至少 20%。 


由于全球供应链问题以及芯片需求量爆炸式增长,半导体产业进入大规模商业化,市场竞争持续加剧。近期,美国正在通过立法激励半导体芯片制造,进一步促进半导体市场发展。随着半导体芯片的应用逐渐扩展到更多全新的应用领域,这种趋势在未来几年仍将持续。


上市时间压力和IP有效重用是半导体公司面临的两个最重要的问题,并且这些问题密切相关。虽然IP重用是加快上市时间的有效方法,但企业需要实施标准的IP重用策略。标准重用策略、流程和支持工具的缺乏严重阻碍了芯片设计生产力的增长。芯片设计能力正在迅速增加,这一事实使情况更加复杂。根据密歇根大学最近的一项研究,芯片设计生产力正以每年28%的速度增长,但半导体产能的增长速度更快,年增长率达58%。


这种生产力差距遵循半导体日益商业化的趋势,需要企业在激烈的竞争下保持一定利润率。而标准的IP重用策略正在成为满足上市时间需求并缩小设计能力与设计生产力之间差距的必要条件。


合规性与合规管理


半导体公司越来越需要满足ISO 26262、ITAR和其他合规/功能安全标准。这是可以理解的,因为许多推动半导体增长的市场都是面向消费者的应用。随着越来越多的半导体公司供应受监管的行业,他们将需要证明其产品能够满足安全要求。能够实现自动化、确保芯片设计可追溯性的设计和实施工具套件对于满足严格的合规流程至关重要。


目前,多数半导体公司仍然表示正在使用手动流程进行合规管理,缺乏自动化管理。这种方式仅适用于小规模管理,而随着企业规模扩大,管理多方面的合规水平可能变得越来越困难。采用平台方法来实现合规性可以为团队提供整体视图,从而更容易遵守标准。尽管在这个领域提供自动化的工具很少,但似乎需要围绕这些标准的合规性要求进行自动化。平台方法可用于跟踪和汇总各种单点工具在其特定应用场景的合规性水平。


嵌入式系统与IP集成


预计到2027年,全球嵌入式系统市场将增长6.3%,达到1373.1亿美元。嵌入式软件正在成为当前许多产品的重要组成部分,越来越多的产品将硬件和软件相互融合。这将使芯片设计愈加复杂,从而需要硬件设计人员与软件开发人员互相协作。


随着硬件和软件之间的界限不断模糊,企业将需要以统一明确的方式管理其设计的生命周期。配置管理对于处理硬件和软件组件之间的相关性很重要,它可以为设计中的组件版本启用可追溯性和单一事实来源。


在典型芯片中,40%以上的芯片是由定制IC组成的。为了加快复杂混合信号SoC的设计,模拟元件重用逐渐越来越普遍。换句话说,越来越多的模拟电路正在集成至SoC当中。多数企业表示,芯片设计越来越需要集成新的或现有的IP。这有力地表明了基于IP组件的设计在当今半导体行业中的重要性。重用IP组件可以帮助团队花费更少的时间进行集成。全面的IP生命周期管理可以为设计人员提供查找、鉴定和集成IP的优质平台,从而简化IP集成及芯片设计。


此外,2.5D设计的应用规模逐渐呈上升趋势。很多企业表示已经应用或正在考虑为其产品采纳2.5D设计。随着摩尔定律放缓,为了保持SoC集成水平,2.5D设计渐渐成为市场发展的趋势。


芯片设计中的挑战


芯片设计变得越来越复杂,而全球半导体供应链问题迟迟无法缓解,对于半导体企业产品上市时间和利润都造成了一定的冲击。企业在试图保持竞争优势时面临着无数障碍。


找到可重复使用的相关IP是一项挑战。目前,半导体公司的做法是重用以前项目中的IP或通过公司IP目录搜索。虽然这种方法有效,但并不能为手头项目产生最佳IP。为了提高设计生产力,更好地设计半导体芯片产品,企业需要寻求一种更标准、数据化的方法来实现IP重用。


设计人员表示,由于寻找合适的IP比较困难,因此为其设计找到相关的IP至少需要一天或更长时间。然后,设计人员需要对IP进行资格认证,并将其纳入设计中。然而,为了满足日益增长的设计需求,设计人员根本无法花费一天甚至更长的时间进行搜索。因此,将设计生态系统中各种资格认证工具的元数据载入IP目录,并对IP进行编目将成为一个发展方向。该方案有助于组织和加速整合过程,还可用于确定IP的状态和质量。同时,为了更好地对IP进行分类,团队需要一个综合平台来帮助设计人员找到IP的状态以优化搜索过程,持续促进IP重用,缩短上市时间。


此外,跟踪和确定IP的质量对于可追溯性非常重要。设计人员通过审查设计过程中的支持证据来确定是否满足要求的过程,并跟踪整个企业的各种项目中IP的使用情况。拥有一个确定满足要求及使用场景的IP平台可为团队提供有关IP健康状况的信息,有助于更好地应用在未来项目中。


受行业领导者信赖的芯片设计工具


对于半导体企业来说,芯片设计不断发展,对用于设计和开发的基础设施工具也有着更高的要求。其中,IP管理、数据管理/版本控制、产品生命周期管理(PLM)、需求管理、静态代码分析等都是半导体企业必不可少的工具链软件。此外,不少企业还进一步采用了命令行与基于GUI的工具、多供应商偏好以及云组织架构等芯片设计工具。


IP管理


尽管越来越多的企业以IP为核心进行芯片设计,但使用商业IP生命周期平台的采用仍处于早期阶段。IP生命周期管理工具为协作提供了基础,有助于确保可追溯性并加快上市时间。设计人员可以查看使用IP的产品并了解错误、衍生设计、回归状态等。这些信息节约了搜索时间并最大程度地减少了不可预见的风险,同时帮助团队质量、分发和集成IP。


数据管理/版本控制


数据管理和版本控制解决方案来自开发领域。该方案可以追溯到公司早期阶段,为IP管理提供了支柱。拥有数据管理解决方案可以支持IP的跟踪,并为工程师提供决策所需的强大元数据,有助于全球团队的协同协作。


总结


半导体产业的发展日新月异,日趋旺盛的市场需求为半导体企业带来了更多的挑战,同时也迎来技术和产业发展的新机遇。随着芯片设计变得越来越复杂,技术团队需要以更快的速度进行创新迭代。企业必须按时交付市场需求,并缩小设计能力与设计生产力之间的差距。


随着半导体产品对合规性或功能安全标准的要求不断提高,可追溯性成为一项重大挑战。标准的 IP 重用策略对于充分利用您的 IP 投资非常重要。有效的 IP 管理平台可帮助设计人员查找、认证和管理 IP 版本。使用这样的平台管理 IP 可以在整个项目中重复使用,使企业能够加快上市时间并保持利润,而不会牺牲安全性或可追溯性。这项研究表明,使用正确的管理工具,可以最大限度地发挥以 IP 为中心的设计方法的优势。同时,工具供应商也有机会为这些工具开拓潜在的应用市场。 






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