IC-Entwicklung
Kleinere Strukturen, komplexere Systeme – und Lieferengpässe
IC-Entwickler und Halbleiterhersteller stehen auch 2022 vor weiter wachsenden Herausforderungen. Ihre EDA-Werkzeuge – und die EDA-Anbieter – sind also mehrfach gefordert, wie Joseph Sawicki, Executive Vice President, Siemens Digital Industries Software, im Interview erklärt.
? Welche neuen Funktionen oder Tools können IC-/SoC-Entwickler und Halbleiterhersteller in diesem Jahr erwarten?
! Joseph Sawicki: Produktion Diagnostics und Yield Learning sind zwei Teile eines neu entstehenden Satzes von Funktionen, das einen wesentlichen Einfluss auf den Ertrag hat – sowohl in der Anfangsphase als auch bei ausgereiften Produkten. Wir bei Siemens EDA kombinieren die Produktionsfehlerprotokolle mit physikalischen Analysen und maschinellem Lernen, um bestimmte Hotspots in der Produktion zu ermitteln. Die können dann optimiert werden, um einen besseren Ertrag zu erzielen. Wir hatten eine Reihe von Kunden, die dies standardmäßig für ihren Herstellungsprozesses verwenden. Aufgrund der Lieferkettenprobleme, die die Industrie in diesem Jahr erlebt, ist das Interesse stark gestiegen. 2021 konnten wir ein beeindruckendes Wachstum in unserer Tessent Silicon Lifecycle/Embedded Analytics Linie verzeichnen. Wir gehen davon aus, dass sich dieses Wachstum 2022 noch steigern wird.
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Embedded Analytics ist ein Bereich, in dem wir vor einigen Jahren mit MissionMode Pionierarbeit geleistet und unsere Führungsposition mit UltraSoC gefestigt haben. Tessent Embedded Analytics ermöglicht es Unternehmen, IP-Überwachung in einen IC einzubetten und eine wachsende Zahl von Attributen wie Stromaufnahme, Leistung, Sicherheit und Schutz eines ICs über dessen gesamte Lebensdauer zu verfolgen und zu analysieren. Aus der Systemperspektive ermöglicht es den Unternehmen, Dinge wie die vorbeugende Wartung durchzuführen. Aus der Perspektive der Halbleitertechnik bietet es eine Feedback-Schleife, die dazu beiträgt, bessere Produkte der nächsten Generation zu entwickeln. Für bestimmte Anwendungen, zum Beispiel im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt, in Rechenzentren und in der Kommunikationstechnik, ist diese Fähigkeit ziemlich cool.
? Wird »More than Moore« in diesem Jahr zum Standard?
! Sawicki: Ich denke, dass wir definitiv mehr 2,5D- und 3D-IC-Designs sehen werden, aber ich glaube, es ist noch ein weiter Weg, bis es, wie Sie sagen, »zum Standard« wird. Wir müssen auch die aktuelle Chipknappheit und den Kapazitätsrückstand berücksichtigen. Tatsächlich werden mehr Chips benötigt, um ein 3D-IC herzustellen, und dann wird Kapazität benötigt, um diese 3D-ICs in ein fortschrittliches Gehäuse einzubauen.
Für Anwendungen, bei denen Unternehmen nicht gleich auf den modernsten Technikknoten umsteigen wollen oder eine heterogene Integration benötigen, ist die Infrastruktur nun vorhanden, um dies als echte Option zu ermöglichen. Siemens EDA ist mit seiner 3D-IC-Lösung führend bei Entwicklungserfolgen im Bereich Design.
? Wie wichtig wird KI für EDA-Tools?
! Sawicki: KI/ML wird zu einem Standardbestandteil der EDA-Tools, gleichrangig mit linearen Solvern und Scan-Leitungen. Sie wird überall in Tools eingesetzt, und zwar deshalb, weil die EDA mit sehr großen Datensätzen arbeitet und viele Möglichkeiten bietet, Algorithmen zu nutzen, um die Beziehungen innerhalb dieser Daten erkennen und so die Produktivität oder die Leistung des Chips verbessern können.
? SoCs für KI- und ML-Anwendungen haben spezielle Anforderungen. Welche neuen Fähigkeiten müssen EDA-Tools künftig bieten?
! Sawicki: KI/ML-Architekturen erfordern Innovationen in zwei Bereichen der EDA.
- Erstens: Die Gleichmäßigkeit dieser Chip-Entwürfe macht Techniken erforderlich, die diese Gleichmäßigkeit für eine höhere Effizienz der Entwicklung nutzen können – sei es die Entwicklung von Compilern, mit denen diese Chip-Entwürfe viel schneller verifiziert werden können, oder hierarchische Testtechniken, die die Effizienz sowohl der Tests als auch der Anwendung von Produktionstests in der Fertigungslinie erheblich steigern können.
- Zweitens, gibt es neue Techniken, um die wichtigen Aspekte der Architekturexploration zu berücksichtigen. Damit ist es möglich, eine optimale Architektur für den Betrieb der Leistungskurve zu schaffen, insbesondere bei Edge-basierten KI-Chips. Hier kommt die High-Level-Synthese ins Spiel. Diese gestattet es den Entwicklern, die Architektur mit einem sehr schnellen und produktiven Pfad zu RTL zu untersuchen und in die traditionellen Teile des Entwurfsprozesses überzugehen.
? Wo sehen Sie die größten Wachstumschancen für die EDA-Branche?
! Sawicki: Das Wachstum wird sich auf Bereiche konzentrieren, die die drei größten Probleme lösen, mit denen sich die Entwicklergemeinschaft bei der Weiterentwicklung der Halbleitertechnik auseinandersetzen muss.
- Der erste Problembereich, der eine Chance für EDA-Wachstum bietet, ist die Skalierung der Technik. Sie hilft der Industrie bei der Entwicklung und dem Entwickeln des nächsten monolithischen Prozessknotens und macht 2,5D und 3D und sogar Silizium-Photonik zu einer realisierbaren Option für Mainstream-Kunden.
- Der zweite Problembereich mit Wachstumschancen für die EDA ist die Skalierung von IC-Entwürfen. Wir helfen unseren Kunden damit, die exponentielle Komplexität der heutigen IC-Entwürfe zu bewältigen. Ein Abstraktionssprung ist längst überfällig. Wir versetzten unsere Kunden in die Lage, die Abstraktionsebene auf die C-Ebene zu verlagern, so dass Entwicklungsteams schneller PPA-effiziente (Power, Performance and Area) ICs entwickeln können. Und integrieren KI/ML in unsere Tools, damit die Kunden schneller bessere Ergebnisse erzielen können.
- Der dritte Wachstumsbereich für EDA wird die Systemskalierung sein. Da immer mehr Systemhersteller danach streben, einen größeren Teil an der Wertschöpfung zu besitzen, entwickeln sie ihre eigenen ICs und den Rest des Systems selbst. Dies ermöglicht es ihnen, ihre Produkte stark zu differenzieren, ihr eigenes geistiges Eigentum zu schützen, um schnelle Nachahmer abzuwehren und ihre Margen insgesamt zu verbessern. Sie brauchen EDA-Systeme, die eine gesamte Systementwicklung vom IC über das Gehäuse, die Leiterplatte, die Software und sogar die Mechanik berücksichtigen. Sie suchen nach Werkzeugen, die ihnen helfen, einen umfassenden digitalen Zwilling zu entwickeln und ihn vor der Herstellung des Systems ausgiebig zu testen. Und sie wollen den digitalen Entwicklungsprozess sogar auf Möglichkeiten zur Verbesserung der Herstellung und des gesamten Lebenszyklus des Systems ausweiten.
Das ist einer der Gründe, warum Silizium Lifecycle Management gerade jetzt ein so heißes Thema ist, besonders in der EDA-Welt. Kunden können den IC als Herzstück des Systems nutzen, um Probleme zu erkennen und Daten zu sammeln, um schneller bessere Produkte zu entwickeln. Siemens hat dafür ein unübertroffenes Portfolio, das von unseren Wettbewerbern im EDA- oder PLM-Bereich nicht erreicht werden kann.
? Welche neuen Probleme oder Hindernisse können auftreten?
! Sawicki: Das Problem der Lieferkette und die damit verbundenen Marktverzerrungen sind schwer in den Griff zu bekommen. Natürlich sorgen auch die gegenwärtigen Handelskonflikte für Gegenwind.
Joseph Sawicki
ist ein führender Experte für Entwicklungs- und Fertigungsherausforderungen bei Nanometerstrukturen. Er war für die Design-to-Silicon-Produkte von Mentor verantwortlich, darunter die physikalische Verifikations- und DFM-Plattform Calibre und die Design-for-Test-Produktlinie Tessent, und leitet nun alle Geschäftsbereiche des IC-Segments von Siemens EDA.
Sawicki kam 1990 zu Mentor Graphics und war zuvor in den Bereichen Anwendungstechnik, Vertrieb, Marketing und Management tätig. Er hat Elektrotechnik (BSEE) an der University of Rochester studiert und Betriebswirtschaft (MBA) im High Technology Program an der Northeastern University. Anschließend hat Sawicki das Harvard Business School Advanced Management Program absolviert.
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