本文來自微信公眾號“出新研究”，作者/唐詩。
2022年對電子行業(yè)來說是重要的一年。從人工智能的持續(xù)增長（包括終端設(shè)備和芯片設(shè)計(jì)本身）到更多云設(shè)計(jì)方式的出現(xiàn)，我們看到的創(chuàng)新水平令人印象深刻。
當(dāng)我們體驗(yàn)到半導(dǎo)體變得多么復(fù)雜時(shí)，工程師們正在努力應(yīng)對越來越具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)，即優(yōu)化具有多達(dá)數(shù)萬億個(gè)晶體管的芯片的功耗、性能和面積（PPA），這是十分必要的。
除了系統(tǒng)和規(guī)模的復(fù)雜性之外，還暴露了各種其他挑戰(zhàn)，從產(chǎn)品需求的周期性波動到工程人才庫的萎縮，再到所有這些能源消耗對我們星球的影響越來越大。在這種背景下，2023年會給這個(gè)愈發(fā)關(guān)鍵的行業(yè)帶來什么？
幾十年來，我們已經(jīng)看到工程獨(dú)創(chuàng)性如何堅(jiān)持不懈地?cái)U(kuò)展摩爾定律，并從單個(gè)芯片中提取更多的計(jì)算能力——盡管物理學(xué)存在局限性。創(chuàng)造自動駕駛汽車和先進(jìn)機(jī)器人等產(chǎn)品。在我們面前，我們看到市場需要芯片技術(shù)提供更復(fù)雜的功能，為我們的世界提供動力。
到2023年，我們可以預(yù)期這些趨勢將繼續(xù)展開，一些新興技術(shù)將進(jìn)一步塑造行業(yè)。
01
硅生命周期管理已為主流做好準(zhǔn)備
大數(shù)據(jù)分析已經(jīng)在從科學(xué)到金融的多個(gè)行業(yè)取得了進(jìn)展?，F(xiàn)在，芯片行業(yè)是時(shí)候?qū)脑O(shè)備生命周期的每個(gè)階段收集的大量信息轉(zhuǎn)化為可操作的見解了。高性能計(jì)算（HPC）和汽車等細(xì)分市場的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)精通硅生命周期管理（SLM）。
在HPC領(lǐng)域，SLM技術(shù)可幫助數(shù)據(jù)中心服務(wù)器SoC的設(shè)計(jì)人員滿足服務(wù)級別協(xié)議的正常運(yùn)行時(shí)間——在特定時(shí)間段內(nèi)99.99%或99.999%的可用性被認(rèn)為是合理的。
對于汽車設(shè)計(jì)師來說，SLM技術(shù)不斷評估老化和退化等因素，為更具預(yù)測性的車載電子系統(tǒng)的維護(hù)和更換方法鋪平了道路。然而，鑒于許多其他細(xì)分市場對關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的可靠性、可用性和可維護(hù)性（RAS）的日益重視，SLM有望在未來一年得到更廣泛的應(yīng)用。
由于工藝可變性（特別是在高級節(jié)點(diǎn)上），以及環(huán)境和老化效應(yīng)，硅設(shè)計(jì)承受著巨大的壓力。同時(shí)，它們預(yù)計(jì)將以更高的水平運(yùn)行，并且在汽車等情況下，持續(xù)時(shí)間更長。
SLM提供了在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、系統(tǒng)啟動和現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析半導(dǎo)體器件的機(jī)制。片上傳感器和監(jiān)視器持續(xù)收集數(shù)據(jù)，將其發(fā)送到云中支持AI的分析引擎，以便在芯片生命周期的每個(gè)階段實(shí)現(xiàn)優(yōu)化。預(yù)測性和規(guī)范性分析可以提高設(shè)計(jì)過程的效率，同時(shí)提高設(shè)計(jì)本身的質(zhì)量。
02
云原生應(yīng)用時(shí)代將加速到來
雖然各行各業(yè)長期以來一直在使用云技術(shù)，但半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)在正在轉(zhuǎn)向云，利用其彈性、靈活性和可擴(kuò)展性來設(shè)計(jì)更好、更快、更便宜的芯片。
云解決方案還有助于使用數(shù)字孿生體設(shè)計(jì)基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的下一代系統(tǒng)。數(shù)字孿生是虛擬模型或克隆，允許工程師根據(jù)從現(xiàn)場傳感器收集的輸入進(jìn)行調(diào)整、調(diào)整和優(yōu)化，并通過云中繼到實(shí)驗(yàn)室的處理系統(tǒng)。
這不再是云計(jì)算是否會成為半導(dǎo)體設(shè)計(jì)主流的問題，而是何時(shí)的問題——2023年似乎是更廣泛采用的拐點(diǎn)。特別是SaaS云解決方案，使得IT預(yù)算有限的公司在需要時(shí)根據(jù)需要支付EDA資源非?？尚小Ｗ鳛榛貞?yīng)，我們可以期待業(yè)界推出更多基于云的協(xié)作設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工具。
03
多芯片系統(tǒng)將得到更廣泛的采用
通過將異構(gòu)小芯片集成到單個(gè)封裝中，多芯片架構(gòu)可以提供單片SoC無法實(shí)現(xiàn)的性能、功耗、成本和良率優(yōu)勢。
雖然對半導(dǎo)體領(lǐng)域來說并不陌生，但多芯片系統(tǒng)在2023年看起來會迎來重要的一年。圍繞多芯片架構(gòu)的生態(tài)系統(tǒng)正在迅速成熟，減少了以前的進(jìn)入壁壘，并簡化了更廣泛采用的道路。整體、統(tǒng)一和成熟的工具越來越普遍，正在簡化多芯片系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、測試、簽核和硅生命周期管理。
標(biāo)準(zhǔn)化IP可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健、安全的芯片間連接，降低集成風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)加快標(biāo)準(zhǔn)采用。代工廠以及外包半導(dǎo)體封裝和測試（OSAT）供應(yīng)商提供先進(jìn)封裝、生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)盟和多芯片系統(tǒng)流程等產(chǎn)品。通用小芯片互連高速（UCIe）等標(biāo)準(zhǔn)為芯片間接口提供了完整的堆棧，使得將不同的組件組合在一起變得更加容易，同時(shí)滿足苛刻的帶寬、延遲和能效要求。所有這些發(fā)展的融合預(yù)示著多芯片進(jìn)入主流的好兆頭。
多晶片系統(tǒng)設(shè)計(jì)的擴(kuò)展可能會引發(fā)向多晶圓代工廠策略的轉(zhuǎn)變，因?yàn)樵O(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以選擇使用高級節(jié)點(diǎn)作為核心，使用較舊的工藝節(jié)點(diǎn)作為其系統(tǒng)中的外設(shè)。
我們在2022年看到的供應(yīng)鏈挑戰(zhàn)也促使芯片設(shè)計(jì)人員考慮采用多晶圓代工廠策略來提高可預(yù)測性。
與向多芯片的轉(zhuǎn)變相關(guān)的是半導(dǎo)體技術(shù)的下一個(gè)前沿：硅光子學(xué)。利用光的力量傳輸和處理數(shù)據(jù)，光子IC可以集成到多芯片系統(tǒng)中，以提供高能效的帶寬擴(kuò)展。隨著多芯片系統(tǒng)變得越來越根深蒂固，光子IC也可能出現(xiàn)提升。
04
填補(bǔ)工程人才通道
工程師從來都不是那種在挑戰(zhàn)面前退縮的人。正如我們過去幾年所經(jīng)歷的那樣，并將在2023年再次看到，他們的獨(dú)創(chuàng)性將繼續(xù)引領(lǐng)強(qiáng)大的芯片的發(fā)展，這些芯片可以承擔(dān)最苛刻的計(jì)算工作負(fù)載。
當(dāng)然，投資人才是必須的，Synopsys學(xué)術(shù)與研究聯(lián)盟（SARA）等計(jì)劃為學(xué)生、教育工作者、研究人員和企業(yè)家提供教育機(jī)會、先進(jìn)技術(shù)和協(xié)作支持，可以幫助培養(yǎng)下一代工程師。
隨著新技術(shù)挑戰(zhàn)的出現(xiàn)，應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備好幫助設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)其硅目標(biāo)，無論他們是設(shè)計(jì)單片、節(jié)能SoC、2.5/3D多芯片系統(tǒng)，還是介于兩者之間。
雖然沒有人能真正預(yù)測未來，但我們可以看到可能塑造來年的趨勢和模式。
人工智能和大數(shù)據(jù)分析在我們的日常生活中（甚至在芯片設(shè)計(jì)中）變得越來越普遍，而汽車正在被注入更高水平的智能。超大規(guī)模企業(yè)對他們的芯片提出了更高的要求，以找到解決疫苗發(fā)現(xiàn)、電網(wǎng)規(guī)模儲能和世界饑餓等巨大問題的解決方案——在這樣做的過程中，他們正在塑造芯片行業(yè)本身。
多芯片系統(tǒng)正迅速成為摩爾定律放緩的答案，隨著這些架構(gòu)的出現(xiàn)，我們有更多的機(jī)會來滿足我們這個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動、帶寬饑渴的世界的需求。
這是電子行業(yè)的變革時(shí)期，因?yàn)槲覀兛吹叫酒趹?yīng)對世界上一些最大挑戰(zhàn)的創(chuàng)新中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。預(yù)計(jì)將在2023年取得重大成就的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)——硅生命周期管理、云和多芯片系統(tǒng)——已準(zhǔn)備好推動這一勢頭走向更智能、更公平的世界。
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