來源：內(nèi)容由半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）編譯自semiengineering

在穩(wěn)定時(shí)期似乎更容易做出預(yù)測，但它們并不比任何其他時(shí)期更準(zhǔn)確。在更加動(dòng)蕩的時(shí)期，很少有人有勇氣讓自己的意見被聽到。然而，往往是那些經(jīng)過深思熟慮的觀點(diǎn)，即使它們被證明不是真的，它們也常常包含一些非常有啟發(fā)性的想法。

變化創(chuàng)造機(jī)會(huì)。“雖然 2022 年是整合的一年，但我預(yù)計(jì) 2023 年將是創(chuàng)新的一年，” Arm中央工程執(zhí)行副總裁 Gary Campbell 說。“在前幾年，我們通過為生態(tài)系統(tǒng)提供工具來發(fā)揮創(chuàng)造力，并為當(dāng)前和未來的技術(shù)提供更具吸引力的體驗(yàn)，從而奠定了基礎(chǔ)。手機(jī)游戲就是一個(gè)很好的例子，手機(jī)上的光線追蹤功能有望帶來超逼真的游戲體驗(yàn)。”

但公司必須具有適應(yīng)性。Kandou 首席執(zhí)行官 Amin Shokrollahi 表示：“雖然大型半導(dǎo)體公司正在經(jīng)歷業(yè)務(wù)問題，但規(guī)模較小、更靈活的公司將在 2023 年繼續(xù)蓬勃發(fā)展并占據(jù)市場份額。”“這也可能是半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的一年，尤其是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)推動(dòng)的邊緣計(jì)算和自動(dòng)駕駛。”

那里有一些巨大的機(jī)會(huì)。“正如我們在全球流行病的影響中發(fā)現(xiàn)的那樣，技術(shù)行業(yè)對社會(huì)的未來至關(guān)重要，”Arm 的Campbell 說。“現(xiàn)在是我們定義計(jì)算的未來的時(shí)候了，2023 年這個(gè)行業(yè)有很大的潛力繼續(xù)讓世界變得更美好。”

挑戰(zhàn)也越來越大。“更多的注意力將放在設(shè)計(jì)流程中的設(shè)計(jì) IP 保護(hù)上，”ESDA 的 Smith 說。“這與安全和保障以及設(shè)計(jì)篡改內(nèi)容的風(fēng)險(xiǎn)一起變得更加明顯。”

開源

“RISC-V 成員現(xiàn)在已經(jīng)出貨了數(shù)十億個(gè)RISC-V內(nèi)核，”RISC-V International 的首席技術(shù)官 Mark Himelstein 說。“隨著數(shù)量的增加，對在其上運(yùn)行的開源軟件和商業(yè)軟件的需求也在增長。隨著 RISC-V 部署的不斷發(fā)展和擴(kuò)大可尋址市場，我們預(yù)計(jì)開源和商業(yè) IP 和工具都有一個(gè)強(qiáng)大而充滿活力的市場。”

但并非一切都進(jìn)展得那么快。“關(guān)于開源 IP 和工具的熱議仍在增長，對 RISC-V 等技術(shù)的重視將進(jìn)一步轉(zhuǎn)向‘創(chuàng)新自由’，” Arteris IP解決方案和業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁 Frank Schirrmeister 說。“然而，有了更多的自由和進(jìn)行修改以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的能力，就需要進(jìn)行驗(yàn)證。對于該領(lǐng)域的許多用戶來說，這是一種有點(diǎn)發(fā)人深省的體驗(yàn)。”

一些用于此的技術(shù)正在出現(xiàn)。Breker Verification Systems 首席執(zhí)行官 Dave Kelf 表示：“到 2023 年，在 SoC 子系統(tǒng)和系統(tǒng)驗(yàn)證中執(zhí)行的驗(yàn)證將變得更加重要，測試內(nèi)容在實(shí)際工作負(fù)載之上的重用水平將加快。”“利用多家公司設(shè)備的 RISC-V 應(yīng)用多核處理器將需要更多的驗(yàn)證，因?yàn)殚_發(fā)人員意識到他們必須與 Arm 級質(zhì)量競爭。ISA 合規(guī)性、自定義指令與處理器其余部分的驗(yàn)證以及復(fù)雜的微架構(gòu)都需要處理器和集成 SoC 實(shí)現(xiàn)更高的驗(yàn)證自動(dòng)化。關(guān)注更多標(biāo)準(zhǔn)化的測試生成器和預(yù)構(gòu)建的驗(yàn)證平臺。”

電源和能源

業(yè)界肯定已經(jīng)意識到電源和能源的重要性，無論是從由此導(dǎo)致的芯片故障數(shù)量，還是從設(shè)計(jì)已受功率限制的事實(shí)來看。

“將繼續(xù)關(guān)注電力、能源和熱能，”Arteris 的 Schirrmeister 說。“總體而言，我們將看到對更高性能和能效的需求不斷增加。隨著對計(jì)算能力的需求不斷增長，從數(shù)據(jù)中心到網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備邊緣，都需要更高效、更強(qiáng)大的半導(dǎo)體設(shè)備。這一趨勢將進(jìn)一步推動(dòng)新材料、設(shè)計(jì)和制造工藝的發(fā)展，以提供更好的性能和更低的功耗。半導(dǎo)體 IP 將面臨越來越嚴(yán)格的審查，以滿足嚴(yán)格的低功耗要求，進(jìn)一步增加通過減少電線、寄存器和開關(guān)等 NoC 基礎(chǔ)組件來優(yōu)化 NoC 的功率貢獻(xiàn)的壓力。”

這導(dǎo)致一些公司尋找更好的方法來生產(chǎn)高能效設(shè)計(jì)。“來自 520 億美元 CHIPS 法案的資金將推動(dòng)從 C++ 到 GDS 的流程開發(fā)效率，” Cadence數(shù)字與簽核集團(tuán)產(chǎn)品營銷總監(jiān) Jeff Roane 說。“專注于C++設(shè)計(jì)入門緊隨超大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)活動(dòng)之后，它降低了功耗并提高了以前在 CPU 和 GPU 上運(yùn)行的工作負(fù)載的性能。因此，到 2023 年，我們將看到更多針對軟件開發(fā)人員的工具的開發(fā)和采用，為他們提供更輕松的途徑來實(shí)現(xiàn)更高性能的硬件實(shí)現(xiàn)。從概念上講，這將編譯器的定義從今天的 C++ 擴(kuò)展到處理器機(jī)器代碼，再擴(kuò)展到采用 C++ 并生成處理器機(jī)器代碼和/或 RTL 以供實(shí)現(xiàn)的跨域編譯器。”

一段時(shí)間以來，一些市場一直在關(guān)注效率。“在接下來的一年里，我們將重新關(guān)注計(jì)算能力、能源和熱效率，”Campbell說。“我們已經(jīng)看到基礎(chǔ)設(shè)施市場（尤其是數(shù)據(jù)中心）向電力和能源節(jié)約的轉(zhuǎn)變，并預(yù)計(jì)這種情況將在 2023 年繼續(xù)，性能效率背后的勢頭會(huì)越來越大。”

該行業(yè)本身也必須變得更有效率。

“半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者必須繼續(xù)優(yōu)先關(guān)注他們的可持續(xù)發(fā)展舉措和目標(biāo)，”華邦電子營銷副總裁 Jackson Huang 說。“我們有機(jī)會(huì)幫助推動(dòng)碳中和和減緩全球變暖。半導(dǎo)體行業(yè)看到了一個(gè)機(jī)會(huì)，可以通過多種方式減少能源消耗和碳排放，例如增加工廠的水循環(huán)利用。”

很少有公司擁有完整的可持續(xù)發(fā)展信息。“可持續(xù)性仍然是科技公司的熱門話題，”Semtech 信號完整性產(chǎn)品部營銷和應(yīng)用副總裁 Timothy Vang 說。“通常，這些公司將他們的可持續(xù)發(fā)展努力集中在通過制造方法或參與綠色組織來解決其運(yùn)營對環(huán)境的影響上。仍然缺少的是他們的技術(shù)和產(chǎn)品如何促進(jìn)可持續(xù)性。也就是說，創(chuàng)新的數(shù)據(jù)中心技術(shù)，特別是光學(xué) IC 技術(shù)，正在通過從源頭解決問題來幫助推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展工作。先進(jìn)的 IC 技術(shù)有助于降低功耗和成本，同時(shí)提高帶寬和速度，以創(chuàng)建可持續(xù)的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)中心需求的不斷增長，該行業(yè)必須平衡可擴(kuò)展性和可持續(xù)性。到 2023 年，光學(xué)技術(shù)將幫助我們不斷發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)現(xiàn)平衡，并建立實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)所需的技術(shù)基礎(chǔ)。”

云似乎是許多計(jì)劃的核心。“可持續(xù)性是重中之重，”Ampere 首席產(chǎn)品官 Jeff Wittich 說。“隨著電網(wǎng)壓力持續(xù)增加和能源成本飆升，鑒于其日益增長的業(yè)務(wù)影響，公共云和私有云中的云可持續(xù)性將得到比以往任何時(shí)候都更加認(rèn)真的解決。隨著公司尋求削減成本，他們將重新評估他們的云基礎(chǔ)設(shè)施并進(jìn)行優(yōu)化以減少能源、減少用水量，并將更多的計(jì)算能力融入他們現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的足跡。隨著他們繼續(xù)增加依賴于計(jì)算的收入流，他們將以一種避免昂貴且耗時(shí)的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)展的方式這樣做。”

但是功耗和處理能力需求可以相互競爭。Campbell 說：“全球?qū)?shù)據(jù)以解鎖自主權(quán)、信息訪問和人際關(guān)系的需求仍然無法滿足。”“我們相信未來是軟件定義的——從物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)到汽車，再到更廣泛的計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。這種演變強(qiáng)調(diào)了硬件和軟件關(guān)系的重要性，強(qiáng)調(diào)了越來越需要通過最大限度地減少軟件定義的未來帶來的復(fù)雜性，使開發(fā)人員能夠盡力而為。這也意味著人們迫切需要更多的處理能力來處理來自這些設(shè)備的所有軟件和數(shù)據(jù)。現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更重要的是，隨著能源成本的上升和對氣候變化的日益關(guān)注，加工必須高效地進(jìn)行。”

Moore and more雖然摩爾定律仍在繼續(xù)，但現(xiàn)在有一些可行的挑戰(zhàn)者。“盡管摩爾定律已被宣布死亡，但它似乎仍在繼續(xù)前進(jìn)，幾乎步入正軌，” Ansys產(chǎn)品營銷總監(jiān) Marc Swinnen 說。“我們現(xiàn)在有 3nm 的設(shè)計(jì)，2nm 即將到來。Morris Chang 談到了 1nm，但沒有人談?wù)撊魏蔚陀诖说臇|西，而且還有很長的路要走。它并沒有完全死去，但它已經(jīng)放慢了速度——盡管沒有那么明顯。這仍然是我們在芯片方面必須做的事情的一個(gè)重要因素，我們?nèi)匀槐仨毾襁^去 40 年一樣沿著這條路前進(jìn)，但每個(gè)節(jié)點(diǎn)的成本都越來越高。”

不斷增長的費(fèi)用是一個(gè)問題。Lightelligence 工程副總裁 Maurice Steinman 表示：“假設(shè)該行業(yè)的經(jīng)濟(jì)前景保持平穩(wěn)或沒有反彈，我預(yù)計(jì)部分公司將不愿積極轉(zhuǎn)向更昂貴的先進(jìn) CMOS 工藝節(jié)點(diǎn)。”“反過來，這將刺激架構(gòu)或高級封裝級別的某種程度的創(chuàng)新，以補(bǔ)償未實(shí)現(xiàn)的性能提升。約束往往是創(chuàng)新的催化劑。”

一攬子計(jì)劃中有越來越多的機(jī)會(huì)。“設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn) 3D-IC 需要系統(tǒng)架構(gòu)思維，” Siemens Digital Industries Software的 IC EDA 執(zhí)行副總裁 Joe Sawicki 說。“它不僅需要跨多個(gè)基板的系統(tǒng)級規(guī)劃，而且還需要一個(gè)集成設(shè)計(jì)解決方案來解決 IC、封裝和 PCB 級設(shè)計(jì)、分析和測試——不僅在每個(gè)級別（IC、中介層、封裝和PCB）的設(shè)計(jì)階段，但所有這些都在一起。理想情況下，它還需要一個(gè)將機(jī)械應(yīng)力、供應(yīng)鏈以及所有這些數(shù)據(jù)的跟蹤和管理一起考慮在內(nèi)的解決方案。”

一些必要的接口匯集在一起。“隨著 UCIe 的出現(xiàn)，物理層取得了重大進(jìn)展，”Schirrmeister 說。“到 2023 年，注意力將轉(zhuǎn)移到協(xié)議上，定義特定于應(yīng)用程序的控制和傳輸層。我們可能會(huì)在 AXI、CHI、CXL 和其他產(chǎn)品之間經(jīng)歷一些碎片化。”

雖然已經(jīng)取得了很多進(jìn)展，但沒有人預(yù)測 2023 年是第三方chiplet的元年。“設(shè)計(jì)行業(yè)面臨許多挑戰(zhàn)，”西門子的 Sawicki 說。“希望從 1990 年代后期 IP 行業(yè)形成中吸取的慘痛教訓(xùn)將轉(zhuǎn)化為更快地建立正式標(biāo)準(zhǔn)，使 chiplet 成為一個(gè)新的繁榮行業(yè)。這必須發(fā)生，然后才能導(dǎo)致由 3D-IC 集成驅(qū)動(dòng)的新系統(tǒng)創(chuàng)新。”

這些新技術(shù)給現(xiàn)有工具帶來了壓力。

“向更精細(xì)的工藝幾何形狀和先進(jìn)封裝遷移的技術(shù)趨勢有增無減，這意味著設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)不僅需要驗(yàn)證不斷增長的功能，同時(shí)滿足激進(jìn)的功率、性能和面積 (PPA) 目標(biāo)，還需要分析電氣、熱和可靠性的融合效果，”Cadence 云業(yè)務(wù)高級業(yè)務(wù)開發(fā)組總監(jiān) Ketan Joshi 說。“在緊迫的上市時(shí)間窗口內(nèi)交付新產(chǎn)品所需的近 10 倍的計(jì)算資源正在推動(dòng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用基于云的計(jì)算來增強(qiáng)其本地基礎(chǔ)設(shè)施。現(xiàn)在，復(fù)雜的設(shè)計(jì)和供應(yīng)鏈越來越需要設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)、IP 供應(yīng)商、代工廠和制造合作伙伴在全球范圍內(nèi)進(jìn)行協(xié)作。

AI 和 ML

圍繞機(jī)器學(xué)習(xí)的一切都沒有盡頭。“2023 年將是生成人工智能的一年，”Arteris IP 產(chǎn)品營銷副總裁 Andy Nightingale 說。“這用于創(chuàng)建圖像、對象和文本，并通過醫(yī)學(xué)研究建模執(zhí)行跨領(lǐng)域和樣式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)集擴(kuò)充。這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)推動(dòng)基于多芯片的 HPC 集群的實(shí)施。”

這是另一種允許差異化的技術(shù)。“這最終使他們的系統(tǒng)比競爭對手的產(chǎn)品更智能，”Sawicki 說。“隨著我們發(fā)現(xiàn)越來越多的 AI 成為基于邊緣的設(shè)備的一部分，我們發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的領(lǐng)先公司通過構(gòu)建自己優(yōu)化的 AI 加速器而不是使用現(xiàn)成的 AI 加速器 IP 來實(shí)現(xiàn)更大程度的差異化。這使公司能夠優(yōu)化他們的系統(tǒng)以獲得最佳的整體系統(tǒng)功能和性能，同時(shí)也使競爭對手更難成為快速追隨者。”

這也可能導(dǎo)致定制軟件。Verific Design Automation 總裁兼首席運(yùn)營官 Michiel Ligthart 表示：“在定制硅在 2023 年流行之后，未來四年將迎來定制 EDA 時(shí)代。”“擁有內(nèi)部半導(dǎo)體設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的公司將專注于專門的設(shè)計(jì)工具來開發(fā)硅片，他們會(huì)將自己的領(lǐng)域知識應(yīng)用于內(nèi)部 EDA 工具。這項(xiàng)工作將側(cè)重于設(shè)計(jì)入口——想想 SystemVerilog 和 VHDL 設(shè)計(jì)工具——而不是布局布線等后端工具。這種趨勢已經(jīng)開始，并將在未來幾年顯著增加。”

AI 和 ML 正在尋找進(jìn)入各種產(chǎn)品的途徑。“其在規(guī)模和可復(fù)制性方面的獨(dú)特要求將導(dǎo)致 NoC 的特定變化，通常會(huì)導(dǎo)致計(jì)算和互連的共同優(yōu)化，”Schirrmeister 說。“AI/ML 還將進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)效率，并具有徹底改變經(jīng)典設(shè)計(jì)方法甚至 IP 可配置性的潛力。”

人工智能的使用開始影響開發(fā)工具鏈。Cadence 的產(chǎn)品工程總監(jiān) Matt Graham 表示：“使用‘AI/ML 輔助’的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證將開始以真實(shí)的方式交付，我們將在 DVCon 和 DAC 等場所看到客戶論文的證明。”“更換工程師不是我們在 2023 年應(yīng)該期待的事情，但到今年年底，我們將能夠回顧并看到通過引入 AI 和 ML 來減少一些手動(dòng)任務(wù)他們周圍的工具。沿著預(yù)測文本和自動(dòng)更正幫助移動(dòng)用戶的思路思考，而不是 AI 自動(dòng)編寫文本消息。就像自動(dòng)更正一樣，并不是所有的東西都能正常工作或讓生活更輕松。但凈收益將是正的。”

新興市場

盡管一些新興市場如今不過是炒作，但它們可能是未來的沃土。他們還可以創(chuàng)造新的需求，為行業(yè)的其他部分提供動(dòng)力，然后創(chuàng)新可以提升行業(yè)的所有部分。

Semtech 信號完整性產(chǎn)品部高級市場經(jīng)理 Raza Khan 表示：“元宇宙席卷了技術(shù)行業(yè)，并正在突破以前認(rèn)為數(shù)字社區(qū)可能實(shí)現(xiàn)的界限。”“這種全沉浸式技術(shù)將給 5G 基礎(chǔ)設(shè)施帶來前所未有的壓力。對 5G 的這種不斷增長的需求需要以極低的延遲、低功耗和高性能提供更高的帶寬傳輸能力。

光學(xué)技術(shù)將在實(shí)現(xiàn)通過 5G 無線技術(shù)高效且有效地傳輸數(shù)據(jù)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。光學(xué)技術(shù)提供了 Metaverse 應(yīng)用程序所需的成本效益、小尺寸、低功耗和性能。為了讓元宇宙在未來幾年得到廣泛采用，很多人都把目光投向了量子。PathWave Software 副總裁兼總經(jīng)理 Niels Faché 表示：“到 2023 年，量子即服務(wù) (QaaS) 的產(chǎn)品將會(huì)增加，大公司和初創(chuàng)企業(yè)將為客戶提供對其量子平臺的云訪問。”“Quantum EDA 將成為提高這些基于云的平臺的計(jì)算能力的關(guān)鍵推動(dòng)因素，其簡化的工作流程可以處理增加量子位的數(shù)量。同時(shí)，本地定制 QPU（量子處理單元）的服務(wù)有望從設(shè)計(jì)到制造和集成解決方案得到提升，以滿足對本地量子模擬解決方案的需求。從這個(gè)角度來看，量子 EDA 也將通過這些定制 QPU 產(chǎn)品看到強(qiáng)勁的需求。”

工具和 EDA

感覺好像 EDA 行業(yè)正接近需要重新發(fā)明的地步。隨著一切變得更加相互關(guān)聯(lián)，流程和方法需要跨越從概念到實(shí)施和制造，到現(xiàn)場使用再到概念的所有方式，數(shù)據(jù)在所有階段之間自由移動(dòng)，對點(diǎn)工具的關(guān)注正在被打破。

Faché 說：“隨著公司從跨團(tuán)隊(duì)使用不同數(shù)據(jù)庫的手動(dòng)測試和數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)向整個(gè)企業(yè)的簡化開發(fā)，各行業(yè)正在發(fā)生數(shù)字化轉(zhuǎn)型，”Faché 說。“連接設(shè)計(jì)和測試可以在整個(gè)產(chǎn)品生命周期中共享數(shù)據(jù)并關(guān)聯(lián)結(jié)果。更重要的是，它允許從測試到設(shè)計(jì)過程的主動(dòng)反饋循環(huán)，從而減少設(shè)計(jì)周期并加快上市時(shí)間（數(shù)字孿生）。需要靈活的工具將設(shè)計(jì)和測試系統(tǒng)連接到更大的企業(yè)工作流中。這包括管理要求和自動(dòng)化測試生成、合規(guī)性測試、測試自動(dòng)化、靈活的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析和人工智能優(yōu)化。”

這也使工具選擇變得更加困難。“我們可能會(huì)開始看到對整個(gè)端到端設(shè)計(jì)和驗(yàn)證過程進(jìn)行基準(zhǔn)測試的更多出現(xiàn)，”Cadence 的 Graham 說。“這包括以前難以封裝的指標(biāo)，如調(diào)試、覆蓋收斂、解決缺陷的總時(shí)間、時(shí)序收斂的總時(shí)間等，因?yàn)楣ぞ吖?yīng)商和工具用戶都試圖理解和量化額外 CPU 周期的貢獻(xiàn)花在自動(dòng)化上，包括 AI 和 ML。”

并且需要真正的分層方法。“驗(yàn)證是一項(xiàng)開放式挑戰(zhàn)，隨著復(fù)雜性的增加呈非線性增長，”Real Intent 總裁兼首席執(zhí)行官 Prakash Narain 說。“因此，驗(yàn)證工作占整個(gè)芯片開發(fā)工作的百分比一直在增長。我們的行業(yè)通過創(chuàng)建更強(qiáng)大的模擬器和仿真器并使用大規(guī)模并行部署成功地遏制了這種增長。工具必須通過支持分層分析形式的分而治之來管理高設(shè)計(jì)復(fù)雜性和容量要求。分層分析的足夠準(zhǔn)確的抽象對于每個(gè)應(yīng)用程序都是不同的。靜態(tài)簽核技術(shù)還必須確保遵守旨在進(jìn)一步降低復(fù)雜性的特定方法規(guī)則。”

最后，EDA 可能不再不受出口限制。