行业正在以以前无法想象的方式转型

今年年初，所有人都预计新冠疫苗的供应将标志着开始恢复正常，但事实显然并非如此。现在，该行业正在从更长远的角度考虑如何转变业务，如何让人们保持心理健康，以及如何为未来创造强大的混合工作环境，同时不抛弃在家工作时期的积极意义。

也许目前最大的惊喜是该行业的韧性和持续的创新速度。“今年，持续的大流行暴露了许多全球性挑战，但它也揭示了来自科技领域的一些令人难以置信的创新，从主要参与者到初创公司，硬件工程师到软件开发人员，研究我们如何将先进计算应用于世界上一些最重大的挑战，”ibm总裁雷内·哈斯(Rene Haas)说手臂的IP产品组。“这包括世界上最快的超级计算机Fugaku，它通过处理数据来寻找对抗COVID-19的方法，非接触式生物识别技术在加速为缺乏正式身份的人分发疫苗方面发挥作用，以及实施旨在快速筛查COVID-19样本的‘盒子里的实验室’。”

面对如此多的逆风，经济放缓是意料之中的吗?“我们的客户怎么样?的营销副总裁库尔特•舒勒问道Arteris IP．“我们的客户开始了多少新的设计?我们有多少新客户?你内心认为创新应该放缓或停滞不前，但当我看到数字时，当我看到财务数据时——不仅是我们，还有我们所有的客户，我们所有的合作伙伴——半导体继续处于巨大的上升势头，尽管我们正在经历这一阶段。也许部分原因就在于此。也许这刺激了需求。”

“2021年是半导体行业增长惊人的一年，导致芯片上系统设计的数量不断增加，”dec & Signoff集团的产品管理总监Rod Metcalfe说节奏．“这使得芯片设计方法的效率成为人们关注的焦点，因为由高技能工程团队组成的小团队需要创造越来越多的硅产品。”

也许我们应该期望创新集中在赚钱上。Cadence解决方案和生态系统高级集团总监弗兰克·施迈斯特(Frank Schirrmeister)说:“对我来说，2021年真正令人惊喜的是，不仅在数据中心，而且在超连接设备到云生态系统的各个领域，对可持续性的关注都有所增加。”“从2010年到2018年，数据中心的工作量增加了6倍多，互联网流量增加了10倍，存储容量增加了25倍，而全球数据中心的能源消耗‘只’增长了令人惊讶的6%。随着超连接驱动需求越来越快，低功耗和能源消耗成为焦点。下一个步骤吗?脱碳。”

多个驱动程序
半导体强劲的原因之一是，它已经从一个产品领域(手机)主导的产业，转变为多个产品领域和技术。Arteris的Shuler说:“如果你看看正在出现的新架构和新技术，就会发现有三个主要市场。“很难将人工智能称为一个细分市场。它更像是一个在任何东西中都存在的函数。它仍处于非常早期的阶段，但它导致了这些复杂的SoC架构，具有多个处理元素，疯狂的缓存一致性，有时是不一致的系统。5G与4G LTE类型的基带相比要复杂得多。汽车行业是这两项技术的试验场。这三种不同的驱动正在推动EDA，推动SoC架构的复杂性，以及整体芯片的复杂性。”

这需要一个长长的创新链。Cadence的Schirrmeister说:“像眼镜和虚拟现实眼镜这样的可穿戴和社会接受的消费产品在消费者领域提出了新的隐私、低功耗、能源和安全方面的考虑。“功能安全要求使汽车和航空航天/国防领域的自主性成为可能。超大规模计算和基础设施的规模需要基于芯片的3D-IC组装来实现快速衍生品，而前所未有的单一翻转位的可靠性可能会产生严重后果。可组合的、特定领域的计算、存储、内存和互连需要扩展到热学和计算流体动力学的高级系统分析。根据目标行业的需求和计算边缘在端点和超大规模数据中心之间的位置，开发人员评估复杂的考虑因素，平衡延迟、吞吐量、互连和数据的可用性。”

AI也进入了EDA工具。“在我看来，就是2021年了机器学习“芯片优化设计从一个有趣的学术想法，变成了一个真正的、可部署的方法，以提高芯片设计效率，”Cadence的梅特卡夫说。“每个参与创建或使用EDA工具的人现在都承认，机器学习技术将成为芯片设计自动化的重要组成部分。”

采用异构
在今年的DAC第一次会议上，Needham & Co.副总裁兼研究分析师Charles Shi说了一些招致观众批评的话:“停滞不前，甚至可能上升的晶体管成本加速了设计复杂性的增长。”其他人则认为，晶体管价格上涨的原因在于其复杂性。无论如何，摩尔定律的减速意味着我们再也不能浪费晶体管去做过去所做的事情了。相反，我们需要检查是否每个晶体管都有正贡献。

Arm的哈斯表示:“今年最大的意外之一是专业加工业务的增长。“专业加工已经存在了一段时间，但在过去的12个月里，我们看到了活动和采用的显著加速。例如，许多超规模计算商正在将他们自己的cpu集成到操作中，并采用dpu，而dpu在几年前几乎不存在。另一个令人惊讶的是NPU的增长。2021年第一季度，npu投资超过17亿美元。各种各样的npu令人着迷。一端是晶圆尺寸的芯片，另一端是Alif等公司生产边缘设备人工智能芯片。我们还在采用的早期阶段。未来三到五年将是采用和试验的寒武纪，然后我们才会看到在一些主要架构上大规模采用。”

这种趋势在很大程度上是可以预见的。Schirrmeister说:“自John Hennessy和David Patterson在2018年的图灵演讲中预测‘计算机架构的新黄金时代’以来，我们已经接近第三年了。”“在这种情况下，在2021年初，我曾建议‘计算、消费者、移动、通信、航空航天/国防、汽车、工业和医疗保健等主要垂直行业的最终用户关注决定了IP、芯片和系统级设计的开发需求。2021年这一趋势势头的强度和广度令我惊讶。各行各业改变开发需求的速度比我想象的要快，所有这些都是由设备通过边缘和网络到云的无处不在的超连接所驱动的。”

这一趋势才刚刚开始。Shuler说:“判断一个行业是否成熟，或者是否仍有创新的方法之一，是看芯片架构。”“当手机刚开始变得有趣时，所有的应用处理器都是不同的。TI是提出应用处理器这个术语的公司。他们解释说这是一个带有ARM微控制器的DSP。最初，所有应用处理器的框图，以及用于GSM和CDMA的数字基带调制解调器的框图都是不同的。5到10年后，他们都变得一样了。有一个最好的办法可以解决这个问题。在汽车或人工智能领域，我们离这还远着呢。这意味着还有很多创新尚未发生。”

随着系统公司成为半导体公司，半导体公司成为系统公司，该行业的动态正在发生变化。“当我们审视我们的客户基础时，Arm是最大的部分，但很快RISC-V就取代了第二位，”公司创始人兼首席执行官西蒙·大卫曼(Simon Davidmann)说治之软件．“它主要是在软件开发方面，但我们越来越多地看到对验证的兴趣。人们必须能够验证他们的处理器。围绕着新技术总是有一定程度的炒作，但真正的公司正在真正地利用它。人们在这方面变得越来越实际。”

产业合作持续发展。“另一个积极的惊喜是生态系统的增长速度，”Schirrmeister说。“在开放计算项目生态系统成立的第10年里，共有5000名工程师和29个项目，其成员在2021年增长了37%，从2020年12月的约230人增长到280多人。实现‘为可扩展计算设计、使用和实现最高效设计的主流交付’的愿景，确实需要一个村庄。”

创新的增加也对整个行业产生了连锁反应。Shuler说:“在过去，EDA和半导体不再是诱人的工作场所。“那些在谷歌或亚马逊工作的人，从事Java脚本之类的工作，这都令人兴奋。现在情况改变了。事物起起伏伏，今天真正的创新并不是发生在标准指令集架构之上。我们看到越来越多的定制soc具有越来越多的处理元素。创新将一直深入到硅的层面。”

但这种不断变化的劳动力也有阴暗的一面。Shuler补充道:“有些计算机科学专业的毕业生不知道寄存器是什么。“拥有能够跨越和理解这种融合，或硬件和软件的集成的人，是一种溢价。可以这样想——我们现在看到的复杂硬件架构完全是由软件需求驱动的。软件体系结构和硬件体系结构是相互依赖的。不像10年前，有了一个硬件平台，你可能会问，‘我能在软件上用它做什么?就创新而言，我们已经做到了这一点。现在已经变得复杂得多，大学毕业的工程师所需要的技能必须同时懂硬件和软件。”

大流行的
回顾2021年，不可能不考虑大流行的影响。Arm的哈斯说:“大流行让我们得以反思我们希望建设什么样的未来。“它教会了我们如何学习、适应，最重要的是，如何感同身受。我们从办公室的日常生活到在Zoom上度过工作日，这一切似乎在一夜之间发生了。虽然我们中的许多人必须迅速适应这样的工作环境，但我们越来越依赖的技术也必须不断发展，以保持我们的无缝连接，这样我们就不会错过任何一个节拍。数字体验从未像现在这样重要。随着全球劳动力转向远程工作，该行业被迫加速数字化转型。我们在数据中心的可靠性有了显著的提高，有趣的是，随着许多公司现在过渡到混合、灵活的工作环境，并不是每个人都全职回到办公室，这种情况如何继续发展。我为我们所有的员工在这段时间团结一致，表现出惊人的团队精神和韧性感到非常自豪。我们最优秀的人已经展示出来了。”

大流行的影响可以大致分为三个方面——生产力、社会互动和招聘。

生产力
在早期，没有人期望在家工作能像事实证明的那样高效。舒勒说:“对我来说，最大的惊喜是我在客户身上看到的运营效率，以及我看到客户所做的创新。”“它受到的影响没有你想象的那么大。他们中的许多人都在家工作，在物理上彼此分离，这个行业已经很好地适应了我们都无法控制的事情。”

旅行的减少可能是原因之一。大卫曼说:“通过所有这些Zoom和Skype会议，无论是在公司内部还是与客户的会议，我们都提高了效率。”“我不会一个月花两三天时间旅行，然后倒时差。我不用通勤上班，这让我每天节省了两个小时。不断变化的世界有积极的好处。”

但也有不利的一面。Verific Design Automation总裁兼首席运营官Michiel lighthart说:“显然，在引入新冠疫苗后，我预计大流行会迅速停止。“当我们在印度的办公室不得不再次关闭，我们的同事不得不从家里回家工作时，这令人失望。年轻的工程师喜欢在办公室工作有很多好的理由——社交、团队合作和空调。尽管遭遇了挫折，但生产率并没有下降。”

社会互动
在过去，我们都很重视面对面的互动，我们可以看到对方的眼睛，读懂他们的肢体语言。大卫曼说:“我们越来越习惯在业务中与不认识的人见面，通过视频而不是面对面地认识他们。”“我不认为这是一件完全积极的事情，因为在不那么正式的环境中与人见面——在喝咖啡或吃晚餐时聊天——是有好处的。我们是社会人，但令人失望的是，我们在生活中没有更多的社交能力。随着时间的推移，这可能会对一些人的心理健康产生负面影响，尽管作为一家公司，我们到目前为止还没有遇到任何问题。”

舒勒对此表示赞同。“我过去常常在咖啡室和随意的交谈中完成很多工作。我们所做的其中一件事是有更多非正式的跨职能在线聚会。这些活动基本上都是在一天快结束的时候进行的，人们可以在那里喝一杯或做其他事情。他们包括高层次的架构师、市场营销、CTO或工程主管，但也包括较低层次的类似人员，如刚加入公司的人。这是一种非正式地完成工作的方式。我们的创新之一是在人们的后院开会，为那些有后院的人。自公司成立以来，我们珍视的员工后院已经有了很多改善。”

当你了解相关人员时，这就更容易做到。“保持社交距离的这一年是一个艰难的调整，因为我们学会了在没有面对面会议和没有旅行的情况下工作，”Kandou创始人兼首席执行官阿明·肖克罗拉希说。“这一年也是在艰难的限制和新员工入职的挑战下工作的一年。出于必要，我们在处理自己和业务的方式上变得富有创造性，我怀疑这对许多企业(如果不是所有企业)都适用。没有成功的企业无法生存，成功的企业得以成长。”

招聘
当你无法与人见面时，你该如何雇佣他们呢?大卫曼说:“令人惊喜的是，我们聘用了一些没有与他们面对面的人，而且效果非常好。”“如果你三年前问我，‘你会雇佣一个你从来没有坐过的人吗?’答案会是，‘当然不会。我们已经调整了我们的业务流程，这样我们就可以做这样的事情。我从来没有想过在没有见过关键工程人员的情况下招聘他们。”

在几家公司，经理们才刚刚开始考虑与他们一年多前聘用的员工见面。Shuler说:“今天我第一次和我们的功能安全经理见面，他是我一年半前聘请的。“在过去，如果有人说，‘我想住在瑞士、以色列或法国南部，但我不会搬家’，我可能会拒绝他们。今天，如果这个人在技术上足够优秀，并且他们足够成熟和有经验，我就会继续前进。我不认为你想和一个刚毕业的大学生一起做这件事，但如果有人有经验，可以远程工作，那么最终还是要看人。团队成员之间的信任和信誉非常重要。”

全球紧张局势
供应链一直是今年的一大新闻主题。默克公司(Merck KGaA)旗下Intermolecular的董事总经理兼业务领域负责人卡斯珀·范·奥斯滕(Casper van Oosten)说:“可持续供应链在2021年受到了考验，许多供应链都失败了。”“半导体晶圆厂的关键材料供应商面临着子供应商中断、运输成本增加和交货时间不确定的挑战。越来越复杂的设备需要60多种不同的材料，而且它们必须在大批量生产中工作。EHS法规如REACH和TSCA增加了采购遗留化合物(如NMP溶剂)的成本和风险。化学家们继续重新配制无nmp溶剂混合物，以获得大批量生产(HVM)的资格。”

原因之一是持续的贸易压力。Axiomise创始人兼首席执行官阿什什·达巴里表示:“我们继续看到更多的地缘政治压力，影响半导体生态系统中所有参与者的自由贸易能力。”“然而，尽管欧洲和美国公司的一些市场正在关闭，但我们可以看到新市场的出现。虽然我们不生产硬件，但作为硬件的消费者，我们觉得供应链影响了我们增加计算基础设施的需求。从主板到处理器和内存，几乎所有东西的供应似乎都是不规律的。”

在EDA和IP行业内，影响很小。“2021年是供应链短缺的一年，尤其是半导体，”SmartDV北美应用工程总监Bipul Talukdar说。“设计和验证IP并非如此。事实上，基于过多的公告，对于所有类型的半导体IP以及使SoC设计师和验证工程师受益的新接口标准来说，这是一个不同寻常的一年。”

这种紧张关系确实带来了一些风险。舒勒说:“我们在世界各地都有工程师。“这让事情变得复杂。有些产品和部分产品在欧洲生产，有些在这里生产，有些在其他地方生产。当我们看到出口控制和类似的事情时，这就变得有趣了。它确实具有战略意义，例如区域化，这凸显了总体供应链的脆弱性，尤其是在半导体领域。在欧盟、美国和中国内部，从经济角度来看，人们都在说，我们必须加强供应链安全。”

安全是一个越来越多人谈论的话题。FortifyIQ首席运营官William Ruby表示:“半导体和系统公司以及政府机构对硬件安全解决方案的兴趣越来越大。“在去年12月的DAC硬件安全小组会议上，小组成员一致认为，解决恶意攻击‘明显而现实的危险’需要整个生态系统的紧密合作，没有任何一家供应商能够提供完整的一站式解决方案。展望今年，在应对网络安全攻击方面需要更多的合作。

展望未来，这些担忧可能会成为积极因素。Shuler补充道:“人们开始将半导体产业视为具有战略经济意义的产业。“这最终是一件好事，但不仅仅是在制造业方面。当你谈到制造业时，它与地区联系更紧密。但是当你开始进入逻辑设计和软件时，它就变得有点不固定了。所以我看到的限制越来越少。随着我们越来越接近晶体管，大量的投资正在发生。这是针对不同地区的供应链保护和供应链安全。”

结论
2021年没有什么大的意外，除了这个行业对变化的适应能力。人们原本预计在家办公会带来短期的不便，但现在这已成为做生意的一部分，公司开始意识到，他们可能不得不比过去更加关注员工。

由于推动创新的强大且不断增强的推动力，人们对未来的信心仍然非常高。这给这个行业带来了一种久违的兴奋感。