【半导光电】2022年，半导体行业的转变

来源:今日光电发布时间:2023-01-031520浏览

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2022不是循规蹈矩的一年。

变化创造机会，但并非每家公司都能迅速做出反应以利用这些机会。其他人可能在正确理解其含义之前做出了其他的反应。
通常在一年开始时，乐观情绪充足。任何积极趋势都被视为持续，而任何消极趋势都被视为好转。通常情况下，预测某事的时间越晚意味着它发生的可能性就越小。但通常有些事件是没有人为之做好准备的。过去几年见证了一些这样的事件，今年也不例外。从新冠疫情的部分撤退，到半导体放缓——尽管全球供应系统的某些部分仍然存在短缺——再到战争，以及日益加剧的地缘政治紧张局势和政府干预。及早认识到这些转折点并设法改变其重点或方向的公司通常会变得更强大或设法利用这些变化。许多变化就像慢动作一样发生，但回顾它们，你会发现它们发生的速度惊人。一个例子是RISC-V，另一个例子是异构集成。

从新冠疫情中恢复新冠疫情使商务旅行几乎陷入停顿。会议很快适应并变成了虚拟会议，而远程工作从实验演变成必需品。Imperas Software创始人兼首席执行官 Simon Davidmann 表示：“虽然新冠疫情确实阻止了很多商务旅行，但它正在卷土重来”. “但就工作关系而言，情况就大不相同了。我们在 Zoom 上做了很多工作，我们做了更多的视频会议。我们更有效率。当每天必须通勤两个小时时，人们会感到压力很大。现在他们和家人一起吃午饭，他们的生活质量更好了。有友情和与他人相处等问题。从办公室的角度来看，每个人每两周都在周三来办公室。我们在办公室度过了一天，然后我们会去参加社交酒吧午餐——这是关于成为社交人。”虚拟活动让更多的人无需旅行即可参与。“虚拟协作一直是 RISC-V 生态系统的重要组成部分，因为来自不同国家/地区的 RISC-V 成员共同努力，在超过 81 个工作组中取得技术进步，”RISC-V International 首席技术官 Mark Himelstein 说。“现在新冠疫情已经开始缓解，我们看到人们和公司重新焕发了面对面会面的活力，因为很难与面对面聚会的令人难以置信的能量相提并论。我们还看到了混合活动的增长趋势，让更多的人能够学习和参与，无论他们身在何处。”该行业不太可能回到过去的状态。Arteris IP首席营销官 Michal Siwinski 说：“我们认为正常的事情已经发生了变化”. “过去有很多与完全远程工作人员相关的实验，每次最终结果都是不，回到办公室。新冠疫情已经表明，至少在技术领域，人们可以进行设计创新，并在该环境中非常有效地创建下一级电子产品以及底层代码和硅。希望随着我们更永久地摆脱新冠疫情，新常态是一种更加平衡的常态。对于某些任务，实际在同一个办公室并进行白板对话具有优势。相反，也有一定数量的任务，人们可以在家中精通这些任务，而不必在交通上浪费时间。这不是恢复正常的问题。有一种新常态可能更加平衡和微妙。”这一年的意外之一是社交媒体公司的部分倒闭。“许多互联网宠儿都越界了，它们的吸引力正在减弱，” Ansys产品营销总监 Rich Goldman 说。“这对我们行业来说是个好消息，因为人们对半导体和 EDA 的作用有了更多的认识。”Ansys 产品营销总监 Marc Swinnen 指出，这可能有助于吸引年轻员工进入市场。“它不再被视为你会浪费时间的死水，”他说。“它被视为我们技术基础设施的核心支柱之一。学生们会认为这是一条比过去更可行的职业道路，这也是芯片法案的明确目标之一。这需要时间，但我们需要鼓励新一代学生走 EDA、IP、芯片设计之路。很多行业资深人士开始退休，目前尚不清楚我们是否有好的替代策略。”

地缘政治今年是地缘政治方面的重要一年，贸易紧张局势加剧导致全球经济崩溃，各国政府加大了对科技行业的资助力度，甚至有地区爆发了战争。“虽然并非完全出乎意料，但对中国技术的限制比我想象的要严重得多，”Ansys 的 Swinnen 说。“这本来是特朗普政府做的事情，我认为这可能是暂时的政治局势。但它现在看起来会一直存在，而且实际上已经加深和扩大了。”受到威胁的不仅仅是产品，还有知识产权。事实上，有些人呼吁停止一些开源工作，因为这被用作技术进入某些渠道。在过去的几年中，供应链问题肯定会变得更加严重。“人们正在更深入地研究控制自己命运的概念，”Arteris IP 解决方案和业务开发副总裁 Frank Schirrmeister 说。“我们在汽车领域看到了很多活动，原始设备制造商希望通过构建自己的芯片或更多地控制这些芯片来掌握自己的命运。我们看到这些讨论在每个人的设计链中都在加强、加速并变得越来越重要。”这也延伸到知识产权IP。RISC-V 的 Himelstein 说：“许多公司和国家已经意识到他们想要实现供应链的多元化，这样他们就不会在整个硅路线图上依赖单一的 IP 公司。” “RISC-V 提供了比专有架构更多的选择。因此，许多公司要么将其产品路线图多样化以包括 RISC-V 设计，要么专门使用 RISC-V 进行设计。还有一些地区正在转向 RISC-V 作为其国家半导体战略的一部分，例如欧盟的欧洲处理器计划和印度的数字印度 RISC-V 运动。这些努力有助于推动各个领域的 RISC-V 创新。”其中一些法规是否会产生破坏性影响？“现在下结论还为时过早，”Arteris 的 Siwinski 说。“很多这样的公司都在尝试创新，他们将继续寻找创新的方法，因为创新不会放缓。而且我不一定相信任何政府将要通过的任何立法都会阻止创新。也许它发生的方式将会改变。也许支持它的玩家会进化。但无论如何，技术创新将继续下去。”

商业和投资去年年底，半导体行业放缓的早期迹象开始出现。Quadric首席营销官 Steve Roddy 表示：“2022 年出乎意料的重大变化是投资者情绪和风险偏好的逆转。”. “今年年初自由流动且充足的风险投资，现在更难获得。IP 许可业务和硅初创公司都受到 2022 年下半年经济放缓的影响，一些公司因资金枯竭而倒闭。与此同时，大型半导体公司的紧缩政策可能对更健康、更具创新精神的 IP 供应商有利。对成本敏感的半导体公司可能会决定，从短期和中期来看，授权一个 IP 块比建立内部团队来复制现成的 IP 更明智、更经济。”无论经济形势如何，设计和创新都在继续。“在硅业务放缓的背景下，开发人员正在加紧改进各种技术的体验，从汽车到移动设备再到物联网设备，再到处理所有这些连接产生的大量数据的数据中心”， Arm执行副总裁 Gary Campbell 说中央工程组。“当然，新技术时代不会一蹴而就。但 2022 年是一个转折点，因为所有标准都已联合起来，使开发创新解决方案的工作更快、更高效。这在汽车等行业尤为明显，因为软件在车辆的各个方面都在增加，进一步强调了标准化的必要性，以帮助开发人员减轻软件的复杂性。例如，诸如SOAFEE 之类的计划在帮助简化汽车开发人员通过参考实现和实现软件重用方面的体验方面取得了长足进步。”改变通常是好的，尤其是在技术方面。Siwinski 说：“无论市场是市场推动经济增长，是某种形式的繁荣，还是有市场收缩或衰退担忧的迹象，这都是事实。” “最终发生的事情是人们有动力重新审视现有流程并被驱使去创新。当市场上涨时，对技术来说是件好事。当市场下跌时，技术就很好。变化通常会推动这种观念重新设计流程，重新设计工作方式，所有这些都会刺激许多新的创新。”放缓并不是全面的。SiFive 的戴夫·米勒 (Dave Miller) 表示：“虽然某些领域已经放缓，但半导体领域的需求仍然很大，许多公司在经历了过去几年的芯片短缺之后正在重新考虑战略。” “另一方面，美国的芯片法案以及其他国家重新思考供应链的努力已经在创造新的机会。市场的不确定性凸显了稳定供应链的必要性。”一些公司可能希望从根本上改变他们的商业模式。“我对 Intel Foundry 收购 Tower 感到惊讶，”Ansys 的 Goldman 说。“英特尔传统上有一种‘我们知道最好’的心态，但在代工方面，他们去收购了 Tower，如果他们做得对，Tower 知道如何做代工。这对他们有很大帮助。另一大惊喜是Suk Lee离开台积电加入英特尔。Suk 知道如何构建该生态系统，因此这对英特尔代工厂来说是个好兆头。”

设计在过去几年中，特定领域计算的概念一直在增长。“定制硅在 2022 年成为半导体行业词汇的一部分，”Verific Design Automation 总裁兼首席运营官 Michiel Ligthart 表示。“硅设计公司使用现有的方法和构建 IP 组合，根据特定应用定制芯片，以从竞争对手中脱颖而出。”另一个经常使用的术语是民主化。“我们看到了芯片设计大众化的趋势，”Ansys 的 Swinnen 说。“今天，芯片设计是由一小群非常专业、价格昂贵、非常先进的设计师完成的。但是从政府的角度来看，美国的竞争力需要更多的人才来应用，更多的人进入芯片设计领域、EDA领域，以及所有相关领域。为了在未来保持美国的优势，他们正在推动民主化，而 CHIPS 法案将此作为一个明确的目标。这意味着让工具、IP 和 PDK 更广泛地可用，让研究人员和学生参与进来，让人们更轻松地设计芯片，让更多的人设计芯片。”RISC-V 是这一运动的关键发展之一，它的成功正在扩展到其他领域。“我认为 RISC-V 会增长缓慢，”戴维曼说。“我对它的加速速度以及人们对验证的兴趣感到惊讶。”缺乏验证工具可能会降低 RISC-V 的速度。Breker Verification Systems 首席执行官 Dave Kelf 说：“我们看到公司专注于重组和寻找提高开发效率的方法。” “去年 RISC-V 明显加速了这一进程，许多公司都在开发更小的嵌入式处理器。此外，更大的多核 RISC-V 应用处理器和处理器集群正变得越来越明显，这些都带来了更大的验证挑战。随着处理器开发人员努力满足成熟处理器供应商的期望，RISC-V 自动验证变得越来越重要。”这些验证问题并非 RISC-V 独有。“验证是一项开放式挑战，随着复杂性的增加呈非线性增长，”Real Intent 总裁兼首席执行官 Prakash Narain 说。“因此，验证工作占整个芯片开发工作的百分比一直在增长。我们的行业通过创建更强大的模拟器和仿真器并使用大规模并行部署成功地遏制了这种增长。早期功能验证有三种传统的主力：模拟、形式验证和静态签核。他们每个人都必须通过支持分层分析形式的分而治之来管理高设计复杂性和容量要求。RISC-V 标准化活动的参与度持续增长。“RISC-V 进入主流的速度比大多数人预期的要快，”SiFive 的米勒说。“许多人认为它会继续归入嵌入式和其他处理应用程序，但它已经转向更关键和更强大的应用程序，例如 NASA 的高性能空间计算程序。RISC-V 国际基金会的发展非常出色，拥有超过 3,200 名成员。”对 IP 块的需求正在转变。“对于用户来说，应用程序是整个设备体验的核心部分，”Arm 的 Campbell 说。“以移动为例，围绕应用程序体验而不是综合基准构建的真实性能在 2022 年已经成熟。这意味着效率和性能的结合，而不仅仅是性能，以定义最佳可能用户体验。对性能效率的需求也适用于计算基础设施领域。能源价格的上涨和气候变化的重要性确实让传统方法在数据中心提供更高的计算性能方面大放异彩，比以往任何时候都更加需要性能效率。”对于其他应用领域，它可以增加很多新问题。“仅仅为人们提供 IP 的 RTL 已经不够了，”Schirrmeister 说。“你必须考虑其他差异化特性，比如安全性、安全性、身体意识等。这些都需要考虑进去，尤其是在更激进的技术节点上。这并不令人意外，但显然是今年的趋势，明年可能会加速和加强。”制造技术路线图在这一年取得了重大进展。SEMI 技术社区电子系统设计 (ESD) 联盟的执行董事 Bob Smith 说：“2022 年 3D-IC 和小芯片公告数量大幅增加。” “这些成为进一步扩展摩尔定律限制的可行选择，并引起人们对硅 IP 和系统设计自动化工具生态系统的众多机会的关注。2022 年的另一个明显趋势是转向先进的亚 10 纳米工艺，这加剧了对先进自动化工具的需求，以支持这些前沿工艺的设计和验证。”“今年已经清楚的是，除了 HBM 之外，真正的 3D 仍然还有一段路要走，”Swinnen 说。“绝大多数是 2.5D。chiplet 的想法无疑正在蓬勃发展，尽管它在商业领域仍然是一个梦想。它们有很多与软 IP 相同的问题——如何创建模型，如何与工具进行互操作？小芯片正在经历同样的成长之痛。”与异构集成相关的成本和收益正在迅速变化。Siwinski 说：“公司在未来几年内希望去那里的原因是成本降低了大约三分之一。” “基本概念是，与其推动非常大的单芯片设备，不如不推动尺寸和相关成本的优势，并且可能会产生一些分歧。这是市场动态要求人们重新思考的一个很好的例子，‘我是想按照我做最后几个芯片的方式做我的设计，还是想重新审视我的选择？’”支持这种集成所必需的标准正在迅速发展。“在整个 2022 年，Compute Express Link (CXL) 稳步获得牵引力，”Lightelligence 工程副总裁 Maurice Steinman 说。“CXL 出现在 CCIX、Gen-Z 和 OpenCAPI 无法获得全行业接受和采用的地方。尽管 CXL 包含了这些其他协议的元素，但 CXL 是明显的赢家，这是由数据中心对异构系统的分解和可组合性的需求推动的。Universal Chiplet Interconnect Express (UCIe) 在封装级别也获得了关注。这种开放互连标准的出现将为公司提供必要的工具，以轻松部署同构和异构多芯片架构。”先进封装的最大驱动力是高性能计算和数据中心，但它开始进入更广阔的市场。“让我有点吃惊的是异构集成，”Swinnen 补充道。“这是 3D-IC 的优势之一，你可以在同一个系统中使用多个不同的工艺。你可以对内存使用内存过程，对射频使用射频过程，对数字使用数字过程。这比我想象的更有吸引力。”

结论不是循规蹈矩的一年，2022 年有几个惊喜。不变的是，技术总能找到解决问题的方法，而人们喜欢创新解决问题的方法。正如 Arteris 的 Siwinski 所说，“改变是好的。”

来源：光刻人的世界