为不断变化的IC市场重新定位

公司执行副总裁Sailesh Chittipeddi瑞萨他与《半导体工程》(Semiconductor Engineering)聊了聊终端市场的变化是如何改变技术需求的。以下是那次谈话的节选。

SE:瑞萨在过去几年中收购了多家公司。目标是什么?

Chittipeddi:我们的目标很简单，就是创建一个行业领先的解决方案提供商，解决工业、物联网、基础设施和汽车市场的问题。我们正在通过收购来加强我们在嵌入式处理领域的市场领先地位，这些收购加强了我们在电源、传感、连接和驱动四个特定领域的存在。从历史上看，瑞萨电子主要专注于汽车行业，尽管它也向其他市场销售微控制器。自2019年以来，我们所做的就是将公司重新定位为两大业务部门——汽车、物联网和基础设施业务部门(IIBU)。今天，IIBU通过有机增长和收购Intersil、IDT、Dialog和现在的Celeno，已经成为公司更大的一部分。

SE:在未来，没有哪个芯片会主宰一切，因为即使是大型芯片制造商，我们也会看到更多不同的设计。这与你们的战略有什么关系?

Chittipeddi:是的，你说得对。我们在人工智能、边缘或端点人工智能公司中看到了许多创业活动，其中一些公司针对特定的工作负载进行了优化。很大一部分是关于智能走向边缘。但这不仅仅是AMD和英特尔等公司的cpu，或NVIDIA的gpu，或谷歌等公司的tpu。随着处理器变得越来越复杂，你需要更多的数字多相控制器和智能功率级。你需要内存接口和定时设备。我们将自己视为这些核心处理器提供商的一个附加机会。

SE:随着边缘的形成，有什么变化，因为过去的想法是将端点设备直接连接到云上?

Chittipeddi有一大堆事情正在发生。一个是进入mcu的人工智能和微型机器学习的出现。一定程度的AI功能可以在mcu中实现。下一阶段是嵌入神经处理单元。npu是多线程的，但是使用多核cpu或npu的挑战是额外的成本。为了解决这个问题，我们最近发布了我们的Forge FPGA设备。mcu有局限性，因为它们通常是单线程的，这意味着你必须等待一个操作完成，然后才能进行下一个操作。FPGA的美妙之处在于多线程有并行线程。这是一种非常低成本的方法——每个部件不到50美分——而且功耗极低。它适用于大约5000个门和1000到2000个查找表。

SE:那么你认为这将走向何方?芯片会进一步分解成越来越小的组件吗?或者它会达到一个极限，很难整合所有东西?

Chittipeddi:总是需要某种程度的集成，这将取决于工作负载。它分解的原因是它依赖于你想要做什么。因此，对于某些类型的工作负载，mcu可能会绰绰有余。对于其他人来说，你可能需要一个人工智能优化芯片。例如，对于语音应用，可能会有特定的神经处理芯片。对于视觉AI，你可能需要另一个类别。

SE:现在越来越难以区分什么是MCU，什么是不同类型的处理器，特别是当你添加片外内存和增加比特数，以及当你将它们与其他类型的芯片集成到包中时。那么这里最大的驱动力是什么呢?

Chittipeddi:从高层次的角度来看，它是以最低的功耗获得最大的计算能力。因此，您需要知道需要什么样的计算能力，以及它是否针对工作负载进行了优化。对于你的观点，无论是数据中心端还是边缘端，内存带宽都是一个主要的限制，我们的解决方案提供了最高密度的板载内存，但在某些情况下，片外内存更有意义。但最终的因素仍然是最低的功耗。当涉及到连接性时，问题就变成了“你是把连接性放在船上，还是放在外面?”“但如何优化能耗，必须在系统层面上进行梳理。也许这意味着一个芯片可以做所有的事情，或者这并不理想。如果传感器网络要在偏远地区使用，也许你会想要使用NB-IoT，而如果是在家庭环境中，你会选择Wi-Fi或蓝牙。对于工业来说，也许是Wi-Fi 6，它开始进入这个领域。

SE:你为什么认为这是工业游戏规则的改变者?

Chittipeddi:Wi-Fi 5有干扰影响，但Wi-Fi 6有几个非常适合工业应用的功能，如大规模MIMO、调度、目标等待时间、扩展范围、空间重用、更高的网络容量、信号可靠性、更低的延迟以及缓解拥挤网络的能力。这一点，加上1024个QAM功能，下行和上行OFDMA，以及额外的频段功能，在Wi-Fi 5中是不存在的。我们还将为我们的工业客户提供多普勒成像能力。

SE：所以你想要更多的连接，你也想要更快。但你现在也必须适应这些芯片将被使用的环境，对吧?

Chittipeddi:是的，它依赖于系统。您要处理的应用程序决定了这部分内容。

SE:这里最大的变化之一是，不再有很多十亿单位的设计，再加上一个又一个的衍生品。那么，你如何建立足够的灵活性来最大化你的投资呢?

Chittipeddi:我们确实看到继续强调最大化模具重用，并使用多种包装和核心嵌入式加工平台的粘合选项。我们还看到特定于应用程序的接口被用于某些情况，例如Dali-3用于照明等。移动到稍微不同的领域，地点和路线对于一些任务来说变得越来越有趣，人工智能正在进入这个领域。从设计的角度来看，在最先进的节点上发生变化的是硬件和软件开发之间的并行性。在过去，它更有连续性。现在，对于更复杂的芯片来说，几乎必须以并行的方式进行，对于MPU来说，最好有一定程度的并行，否则就会有麻烦。产品开发周期太长了，所以没有它就行不通。客户现在将等待软件出现。一切都要准备就绪。

那么这一切是如何开始改变MCU的呢?

Chittipeddi:最初，所有这些公司都在做专有的核心，你有硬件和软件，可以为客户提供完整的解决方案。通过Arm，我们创建了一个生态系统，你可以拥有更灵活的软件包。最近，我们的RISC-V产品在mcu方面取得了进展，最初的产品我们针对电机控制应用进行了优化。现在，我们已经介绍了用于语音应用的RISC-V。它的好处是我们可以将这一概念扩展到其他领域，例如RISC-V物联网网关MPU。MCU和MPU方面的转变是一个过程，随着时间的推移，它将适应所有三个核心——专有的内部核心，ARM核心，以及基于应用和地区特定需求的RISC-V核心。

SE:是否有足够的商业设计工具，还是需要在内部开发?

Chittipeddi:第一次通过时，我们依赖于第三方RISC-V核心。但我们自己正在开发RISC-V核心，所以我们可以根据我们的需要优化它们。

SE:如果你有编译器，那么你可以非常快速地优化它们，对吗?

Chittipeddi:是的，但我们别无选择。总有客户想要手把手和黑盒模型，如果你不支持他们，你就有麻烦了。但世界其他地区的客户不想支付Arm的版税。还有一些在地缘政治敏感地区的客户，他们担心无法接触到知识产权类型的问题。对他们来说，RISC-V是唯一的开放生态系统。所以你必须在所有这些不同的环境中运作。

SE:你是否发现现在公司内部的销售对象与过去不同了?

Chittipeddi:是的，有几个原因。一个是COVID，它改变了很多事情。与原始设备制造商相比，终端客户的透明度已经发生了变化。所以现在我们更清楚地知道我们能为他们做什么。我们不是在和中间的人打交道。能见度比过去高得多，只是因为他们需要这种能力，他们不相信中间的人告诉他们的话。第二个方面是，让用户体验比过去更好的整个概念促使我们更直接地接触最终用户。这一点变得很重要。在CV-19危机期间，我们介绍的另一个元素是云实验室。所以基本上，我们的客户能够自己在云端验证他们的设备。

SE:这是一种沙盒类型的方法?

Chittipeddi:是的。这在云实验室的情况下是完全正确的。我们也花了很多时间提供我们所谓的成功组合和系统解决方案。获胜的组合可以像示意图布局一样简单，说明对于这个特定的系统，将微控制器微处理器定时设备组合在一个用于该应用的板上。一个很好的例子是，一个房间加湿器，一个简单的布局就是整个过程。另一方面是一个系统解决方案，你将定义一个完整的机械臂，将所有设备放在一起，并交付软件包，以及它如何与其他设备连接。在过去，我们会以瑞萨电力集团或MCU集团的身份进入。现在情况已经不同了。我们将更多地采用一种针对客户的综合战略，用我们所拥有的一切瞄准垂直市场。

SE:所以当芯片分解并变得更加特定于某个领域时，你是在把碎片拼在一起，对吗?

Chittipeddi:没错，这就是投资组合的广度和对你想要瞄准的垂直市场的思考能力变得更加重要的地方。自成立以来，我们已经创建了200多个这样的解决方案，而且每年还会有更多的解决方案。

SE:除此之外，许多应用程序都非常强调可靠性。在工业和汽车领域尤其如此，但现在即使是智能手机也应该能使用4年。如何提高可靠性?

Chittipeddi对于微控制器和微处理器，在工业领域越来越需要FuSa(功能安全)，这是以前没有的情况。与五年前相比，这是一个非常大的变化。传统上，这些要求来自汽车方面。客户越来越希望在关键任务应用的设计中内置可靠性和冗余性。大多数地区都认识到，快速响应市场需求对生存至关重要。传统的工业客户都是大约15到20年的生命周期。这种情况肯定在改变。人们现在期待的是7到10年，他们知道在那之后他们可能必须适应新一代的设备。在工业生态系统中，您需要超越标准信任区提供的最新Arm核心的安全性。它必须是防篡改的，并具有其他安全功能。 We also offer increased software capabilities in our industrial automation MPUs, with features such as PROFINET and TSN (time-sensitive networking) support. These are things that weren’t done before when the industrial customers largely were reliant on ASICs.

SE:你所说的是7到10年的时间，因为技术正在从机械转向电子?还是因为变化发生得太快了，他们需要跟上潮流?

Chittipeddi:是后者。变化正在迅速发生。电力效率、电力消耗和新系统的概念对人们来说正变得越来越重要。他们认识到，可持续性不仅仅是股价的几个点。它必须成为一种生活方式，这正在推动人们行为的改变——尤其是在工业领域。

SE:现在还是全靠硅衬底吗?还是说你认为碳化硅和氮化镓等材料更受重视?

Chittipeddi:这取决于应用、电压和部件。对于大多数应用，硅，bcdms和LDMOS工作良好。超过100伏特，那么你就会看到GaN的功率效率。碳化硅在工业上的应用还不太成熟(传输线是另一个方面)，而在汽车上的应用则要远得多，因为它们要处理1000伏或更高的电压。在这个领域，碳化硅相对于igbt得到了更多的关注。

SE:那么考虑到所有这些变化，你将如何解决这些空间?会有更多的收购，还是会依赖有机增长?

Chittipeddi外部世界是模拟的，在我们的例子中，我们有嵌入式处理器。我们缺少的是将它与外部世界连接起来的部件。它包括传感、电源、连接和驱动。这四个组成部分对瑞萨至关重要，我们将它们以整体的方式组合在一起。有了Intersil，我们就有了中档动力。通过Dialog，我们实现了所需的低功耗和低功耗连接。我们从Celeno那里得到了更广泛的连接。然后驱动就在瑞萨内部。所以现在你有了一个完整的循环，围绕嵌入式处理的靶心图，包括模拟和混合信号和功率屏蔽，它使我们能够更有效地竞争。在此之前，我们有一些零碎的东西。 And we also decided to focus on three major verticals — infrastructure, industrial, and IoT. We will always keep an eye out for acquisitions that make strategic sense, but we believe that we have the critical pieces from a hardware perspective to drive growth organically.