新的终端市场，对复杂芯片提出了更多要求

在最近的电子系统设计联盟活动中，半导体工程与多位专家基于经济如何影响芯片设计等话题展开了讨论。具体与会专家有Cadence总裁兼首席执行官Anirudh Devgan、西门子EDA执行副总裁Joseph Sawicki、是德科技副总裁兼总经理Niels Faché、Arm顾问Simon Segars，以及D2S董事长兼首席执行官Aki Fujimura。

Semiconductor Engineering：我们曾经认为EDA能够抵御住衰退，因为设计总是在低迷时期继续进行？这仍然是真的吗？

Anirudh Devgan：这比以往任何时候都更真实。在未来五年左右的时间里，半导体市场预计将翻一番，达到1万亿美元。这对EDA和IP来说都是好事。此外，系统公司正在设计更多的芯片，这不会停止。这对我们的业务来说是一个很好的趋势。最后，由于系统级和芯片级的耦合，我们正在大力投资于系统级设计和分析，这是一个不断增长的总的市场需求。所以可能会有一些调整，但更多的是在供应方面，而不是设计方面。当然，这很难预测。但如果你看看这些大趋势，它们是非常积极的。

Niels Faché：我同意。有新的应用程序和更多的垂直行业。这都是好消息。短期内充满挑战，供需之间存在差异。我最近去欧洲旅行，并与我们的一些半导体客户讨论了这件事。有时他们对产品的需求比他们所能提供的高出30%。晶圆厂的产能在接下来的几年里都被预订满了，但他们正在增加产能，我看到了一些这样的建设。我们预计未来18至24个月实现供需平衡。除此之外，我们的业务存在长期增长趋势，有更多的应用程序、更多的设计，以及新的初创公司出现，这是一个非常活跃的市场。对新项目和新创业公司有很多投资。他们都需要改进，他们都在寻找与自己业务核心相关的IP，他们需要咨询服务，所以我们的处境很好。 

Joseph Sawicki：我们每个人记得10年前，当所有人都说摩尔定律已死，或者当他们说永远不会有90nm节点时，设计开始就会崩溃，只有四家公司制造芯片。这些都没有发生。如果有什么不同的话，那就是设计开始急剧增加。现在是这个行业的大好时机。但这也很有挑战性，因为这些客户要求很高。

Semiconductor Engineering：摩尔定律不会很快结束，但它正在放缓。我们在封装中看到了更多异构设计。那有什么影响？

Anirudh Devgan：1997年，我告诉人们，系统级封装将取代系统级芯片。这需要25年才能实现。系统级封装有很多优点，您可以重复使用硅片，而不仅仅是重复使用IP。摩尔定律还可以再延续几代，也就是再延续5到10年。因此，如果规模能持续10年，再加上3D-IC技术，它还能再保持5到10年的指数增长。如果你看看过去5年的缩放，它是由芯片上的更多东西驱动的，而不是经典的Dennard缩放。3D-IC是它的自然延伸，我相信基本工艺至少可以再持续四五代。

Aki Fujimura：我们为半导体制造业做GPU加速，我们构建自己的GPU平台，因为可靠性问题非常重要。因此，我们对GPU的运行情况进行了相当多的跟踪。英伟达刚刚发布了新的H100处理器，它拥有17000个单精度内核。这些是SIMD机器，因此您无法真正将它们与CPU进行比较。但与两年前NVIDIA发布的上一代A100相比，A100拥有大约7000个单精度内核。在两年内，它从7000核增加到17000核。摩尔定律现在与过去不同，这是缩放，你并没有获得更快的时钟速度，但你可以在一个芯片上计算比两年前更多的东西，而且我相信这种情况还会继续下去。英特尔刚刚公布了其半导体路线图，他们会先到数字，然后再到埃。但他们的路线图要到未来10年以上。所以这将继续下去。当然，这是非常专业的东西。当你使用物联网设备时，你不需要这些。但主要是因为深度学习，对高性能计算有巨大的需求。这种趋势将会持续下去，投资资金将会继续存在。在制造方面，光罩将继续扩大规模。在晶圆上印刷东西的光刻技术将会继续，但是这很贵的。因此，唯一的问题是，是否有经济上的理由继续下去，因为深度学习引发的对计算的无止境的需求将继续下去。这是蛮力计算，它将不仅仅是深度学习。你不需要聪明，你只管去做。

Simon Segars：如果你看看人们现在正在构建的一些复杂的物联网设备，这些都是带有很深管道的超标处理器，它们非常了不起。在这个行业中，人们会想方设法在每一代人中提供越来越多的性能，并且有很多工具可以使用。用于这些非常复杂的多芯片封装的3D-IC为性能增加了一两个维度。然而，有趣的是，这并不是千篇一律。这不是要在芯片上制造更多晶体管或使它们更小，这是关于解决不同的问题。现在，对于大多数芯片来说，晶圆出来，它们被切成薄片，芯片放在某个地方，其他人将它们封装起来。它非常简单，并且是一个非常优化的过程。但是你要从不同的工厂拿模具，把它们放在一起使用一些你要在它们之间设计的接口，以及如何处理基板的标准。 然后你必须降低成本，因为现在从事这项工作的人正在建造非常昂贵的设计，只有拥有大量资源的少数人才能处理。 但这项技术可以应用到很多地方，挑战是如何降低成本。 因此，这可能成为每个设计师都要做的事情，就像今天编写Verilog，或启动一个模拟器或做位置和路径。 这必须成为主流。 然后，从最小的微控制器到最大的SoC或芯片，你将真正提高性能。

Niels Faché：成本是我认为会得到解决的一个重要因素。但先进封装和3D-IC有很好的发展空间。也许它从CPU顶部的内存开始，以缩短距离或减少数据传输延迟，但在数字领域之外还有更多应用。当您考虑将射频和模拟电路、传感器和数字内容堆叠在一起时，会有很多应用。因此，先进封装和3D-IC前景广阔。当然，它也非常重视支持这一点的工具，这些都是非常复杂的设计。当您考虑硅IP、互连、封装和建模所有效应时，包括热、寄生效应、互连，我们必须提供可用的工具。

Joseph Sawicki：Dennard缩放已死，摩尔定律很好。但是这里有一个有趣的比喻。因此，Dennard缩放死亡的整个方面在很长一段时间内都非常重视设计技术的协同优化，寻找优化晶体管堆叠方式、轨道数量、如何放置这些设备的方法在一起，以便您可以使用这个工具或这个过程，这些工具或过程本身不会给您带来更好的性能，但仍然可以提供更好的性能。

当你转向3D时，你需要设计系统协同优化，我们需要开始生成工具，让人们在规划阶段就能看到这一点。你要怎么划分呢? 在一个进程中放置无线电对性能的影响是什么?您希望在其中放置多少内存，并将这些东西嫁接在一起? 你是要做硅基还是有机基板，因为这对成本有很大影响。 这是一组新出现在这个市场上的工具。 它是关于能够支持那些体系结构级别的决策，因为这一切都回到了系统级别的性能，这些决策可以在公司关心的应用程序空间中交付。