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EnSilica

Qualität, Zuverlässigkeit und Experte für Functional Safety

30. November 2022, 14:30 Uhr | Iris Stroh

Ensilica ist ein fabless Unternehmen, das sich auf die Entwicklung von ASICs spezialisiert hat. Peter Jeutter, Vice President Sales bei Ensilica, ist überzeugt, dass eine wirkliche Produktdifferenzierung oft nur mit Hardware möglich ist und genau dieser Punkt den Erfolg des Unternehmens garantiert.

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Markt & Technik: Vor ein paar Jahren sind die meisten großen Halbleiterunternehmen aus dem ASIC-Geschäft ausgestiegen, weil sich das Geschäft nicht mehr lohnte. Was hat zur Renaissance der ASIC-Technologie geführt?

Peter Jeutter: Ein Zitat vom IT-Wissenschaftler Alan Curtis Kay aus dem Jahr 1982 hilft zu verstehen, warum ASICs nie wirklich aus der Mode gekommen sind: »People who are really serious about software should make their own hardware!«, also »Wem es wirklich ernst mit seiner Software ist, der sollte seine Hardware selbst machen!« Viele Unternehmen haben erkannt, dass für eine Produktdifferenzierung »customized« Hardware nötig ist. Firmen wie Apple erinnern andere daran, dass sich an diesem Umstand nichts geändert hat. Es hatte nur etwas gedauert, bis das realisiert wurde.

Es haben sich aber auch einige Voraussetzungen geändert. Wir haben heute für ältere Technologien viel wirtschaftlichere Bedingungen, es gibt eine große Palette an verfügbarer IP und hervorragende EDA-Tools, die die Risken einer ASIC-Entwicklung minimieren.

Ein 130-nm-ASIC ist für gerade einmal etwas mehr als 100.000 Euro NRE zu bekommen, das dann Mixed Signal, Flash-Memory und Cortex-CPUs wie den M3 oder den M4 enthält. Eine Kombination mit BCD-Technologien, also Bipolar-CMOS-DMOS, ist möglich und erlaubt dann die Verarbeitung von höheren Spannungen – ein Punkt, der besonders für die Automobilindustrie wichtig ist.

Die neuesten, Leading-Edge-Maskensätze sind teuer und können mehrere 10-Millionen Euro kosten. Notwendig sind diese Technologien aber meist nur für Datencenter-Computing, ADAS oder im Mobilfunkbereich. ASICs mit Lösungen im Mixed-Signal-Bereich, mit hohem digitalem Anteil, können in den allermeisten Fällen in sehr viel günstigeren Technologien, etwa von 120 bis 130 nm entwickelt werden.

Welche Absatzmärkte setzen besonders stark auf ASICs?

ASICs finden in vielen Märten Verwendung, von SPS-Steuerungen im »Industrie 4.0«-Umfeld, über Sicherheits-, Kommunikations- und Sensorikanwendungen im Automobilbereich, bis hin zu medizinischen Produkten wie Hörgeräte oder Blutzuckermessgeräte. In allen Märkten suchen Kunden Differenzierung und Innovation oder wollen den Stromverbrauch, die Größe, die IP-Sicherheit oder die Supply-Chain-Sicherheit adressieren. Die niedrigen Stückkosten sprechen auch für einen ASIC, zum Beispiel wenn FPGA-Lösungen in größere Volumina gehen. Generell braucht es einen von folgenden Vorteilen:

Kleinere BOM und günstigerer Preis über die Lebenszeit: ersetzen von mehreren Komponenten, geringere Gesamtkosten, weniger Beschaffungsketten.
Weniger Stromverbrauch: also u.a. höhere Batterielebensdauer
Kleinere Chip-Größe: ein einzelnes ASIC ist deutlich kleiner als mehrere Komponenten. In Märkten, in welchen dies eine Rolle spielt (z.B. Wearables) kann das die Kundenprodukte deutlich verkleinern.
Datensicherheit: durch höhere Integration der Komponenten gibt es weniger Angriffsflächen. Weniger Signale sind für Hacker zugänglich.
Größere Funktionalität: durch ein maßgeschneidertes Design sind Funktionen möglich, die es »off-the-shelf« einfach nicht am Markt gibt.
Bessere Kontrolle und Verschlankung der Supply-Chain: mit einem kundenspezifischen ASIC gibt es nur einen Kunden, dem die volle Allokation sicher ist. Im Gegensatz zu Standardprodukten gibt es keine Überraschung durch Abkündigungen.
IP-Sicherheit: im Vergleich zu Standardkomponenten ist ein ASIC sehr schwierig nachzubauen und nur beim ASIC-Lieferanten zu beziehen.

Über Jahre hinweg gingen die Design-Starts zurück, als Hauptgrund wurden die steigenden NRE-Kosten bei kleineren Prozessgeometrien genannt. Hat sich das dann ebenfalls geändert?

Es sind, wie schon erwähnt, nicht nur große Firmen, die sich ASICs leisten können. Aber es braucht einen soliden Business Case, wenn man sich für einen ASIC entscheidet. Viele gut finanzierte Start-ups machen ASICs mit kleineren Strukturen, haben ihre eigene fortschrittliche KI-Lösung und brauchen diese kleineren Strukturen, um eine wettbewerbsfähige Lösung anbieten zu können.

Und: Die Anzahl der ASIC-Tape-Outs hat sich im Vergleich zu vor 10 Jahren deutlich erhöht. Im Jahr 2021 gab es ein »All-time-High« bei den Tape Outs.

Wo liegen typischerweise die Stückzahlen, die Ensilica bedient?

Ein guter Richtwert ist es, wenn mehr als 2 Mio. Euro pro Jahr auf der Halbleiter-BOM stehen, dann lohnt es sich darüber nachzudenken. Die Volumina hängen sehr von der ROI-Kalkulation ab. Unser Zielbereich sind Kunden zwischen 200.000 und 1 Mio. Stück pro Jahr.

Gibt es noch weitere Punkte, die eindeutig für ein ASIC-Design sprechen?

Die 2 Millionen Euro BOM/Jahr sind ein guter Startpunkt, aber manchmal gibt es für Kunden keinen anderen Weg als ein ASIC, um die Anforderungen an ihr Produkt zu realisieren.

Folgende Leitfragen helfen bei der Entscheidung:

Würde es einen Nutzen bringen, wenn das Produkt kleiner wird, weniger Strom verbraucht und mehr Features hat?
Werden mehr als 2 Millionen Euro pro Jahr für Halbleiter im Produkt aufgewendet?
Kann das Produkt einfach kopiert werden?
Muss die Datensicherheit verbessert werden?

Wird eine dieser Fragen mit Ja beantwortet, sollte jeder über ein ASIC nachdenken.

Welche Prozesstechnologien werden von Ensilica genutzt?

Wir nutzen viele Prozesstechnologien. Für Mixed-Signal typischerweise 130 bis 22 nm, für digitale Chips 55 bis 12 nm. Wir haben auch schon ASICs mit 7-nm-Strukturen gemacht, aber die Notwendigkeit für so einen großes Mixed-Signal ASIC ist selten gegeben.