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反思分化

是什么让一种半导体设计脱颖而出?

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对芯片制造商来说,差异化正变得更加困难、更加耗时,在某些情况下甚至更加昂贵。

更快的性能、更低的功耗和更少的面积/成本等传统指标是PC时代遗留下来的,尽管它们仍然是许多设计的基准指标,但它们不再是成功的保证。自智能手机问世和无晶圆厂模式兴起以来,生态系统完整性一直是至关重要的新指标,但即使是这样的新指标也不能保证成功。

几个关键因素造成了这种破坏:

1.IP供应商和芯片制造商的整合增加了对集成的第三方IP块、子系统和平台的依赖。虽然有很多选择,但大多数芯片制造商都有相同的选择。
2.在最先进的工艺节点上开发芯片的成本和复杂性不断上升,正在减缓迁移。即使从28纳米到16/14纳米的转变可以提高性能并降低泄漏电流,动态功率仍然是一个日益严重的问题,它会影响从可靠性到可靠性的一切电迁移.在10nm及以上,RC延迟在互连、多模式、新晶体管结构和新材料方面面临许多新挑战,公司开始探索其他选择,如2.5 d而且三维集成电路架构和FD-SOI.对于整个生态系统来说,这无疑会带来一些艰难的选择——流程、架构、内包还是外包。
3.对于复杂的soc来说,区别变得更加模糊。与其强调智能手机应用程序处理器的性能或核心数量,不如将重点放在优化特定功能的性能上,这不是任何设备的主要卖点。他们关注的不是平均功耗,而是芯片中最有可能亮起来的部分的功耗预算,而不是整个芯片的功耗预算,因为90%的硅在大多数时间里都是暗的。

这些在优先级上是微妙但重要的变化,因为重点是对客户和客户的客户的价值的组合。当这种价值变得分散时,就像在复杂的设计中一样,很难将一个终端设备与另一个设备区分开来。这也是近来人们如此重视软件的部分原因。

微软硬件部门总经理Zibi Zalewski表示:“软件是关键。Aldec.“硬件平台或多或少变得相似,而软件层和应用程序可以将这些平台转化为不同的设备和产品。如果你看一下当前可用的芯片组,它们都带有广泛的内置接口和外围设备组合,这使得它们可以作为不同功能和市场的通用平台。软件可以决定这些芯片是用于智能手机还是汽车多媒体系统控制器。”

他并不是唯一一个持这种观点的人,但这确实需要一些严肃的思考,什么才是未来成功的商业模式。

“有很多人试图以截然不同的方式实现相同的功能,”公司董事长兼首席执行官查理·亚纳克(Charlie Janac)说Arteris.“所以如果你看看应用处理器,区别可能来自于工艺——16/14纳米将比20纳米具有更好的性能。它可以来自一个创新的子系统,以及SoC如何有效地连接在一起。它可以来自软件。”

Janac指出,未来的成功将取决于谁能最好地利用这些转变。

“所有这些变化意味着将会有大赢家和大输家,”Janac说。“知识产权供应商必须了解芯片架构。芯片公司必须了解软件和软件商业模式。软件开发人员必须了解整个业务模型。能弄清楚这一点的人会做得很好。但如果你回顾一下PC行业的发展,你会发现大多数从事PC行业的人并没有创造任何新产品。缺乏创新,停滞不前。创新能力一直是其价值所在,谁能在SoC业务中获得创新资金,谁就是赢家。”

这是否会发生在硬件、软件、IP甚至商业模式上,目前还不得而知,因为很多东西都在不断变化。但当然有很多不同的组合选择,也不乏愿意尝试的公司。

考虑安第斯山脉的技术该公司的商业模式是将各种成分混合在一起,将超低功耗内核与安全性和软件堆栈相结合,以此作为一种脱颖而出的方式。到目前为止,使用这种模式已经取得了成功,特别是在物联网领域,硬件作为软件的平台,电池寿命至关重要,因为设备始终处于开机状态。

“当我们的客户来找我们时,他们通常要求低功耗、低成本和小代码尺寸,”安第斯总裁Frankwell Lin表示。“我们保证我们的客户可以重现我们发布的数字,我们保证比客户节省20%到40%的电力。它结合了四个参数——功率、尺寸、时钟频率和性能。每个核心的效率提高了50%到150%。”

微芯片也出现了同样的趋势。虽然该公司销售先进的16位和32位微控制器,但它仍然在8位mcu上投入巨资。8位MCU市场总监Greg Robinson表示,与架构相比,核心并不是一个重要的差异化因素——吞吐量,在芯片大部分时间处于休眠状态时继续工作的能力,以及整体功耗预算。

整合的影响
这个等式中的一个变量是开发硬件的公司数量。随着这一数字的减少——尤其是那些高调并购的大公司,如英特尔- altera、nxp -飞思卡尔和安华高-博通——半导体行业的整体研发预算可能会面临压力。

虽然这类活动传统上偏向第三方知识产权-购买比建造缺少的部件更快——在这种情况下,这可能部分是由知识产权市场造成的。一个复杂的SoC所需的IP数量正在增长,只有最大的公司才能买得起,更少的公司能够负担得起建造它。

“从我的角度来看,整合与NRE的增加和获取知识产权的能力有关,”中国电信高级副总裁兼首席战略官Chi-Ping Hsu表示节奏.“一家芯片公司最初做的东西现在只是SoC上的一个块,IP业务并不容易。如果你想想所有的无晶圆厂IP公司,现在大多数都消失了。他们要么无法赚钱,要么被Cadence和Synopsys收购。”

他表示,如今最大的挑战不仅仅是制作IP,还包括将其与其他IP整合在一起,这也变得越来越困难。这就是子系统应该适合的地方,但这并没有以任何人预期的速度发生。“子系统没有成功的原因之一是没有两个应用程序是相同的,子系统必须保证工作。我们还没有看到一个子系统可以从架子上拿下来到处用。”

另一种方法是使用次优化的ASSP或FPGA徐指出,这对差异化没有帮助。

关于这个话题有相当多的争论。Drew Wingard, CTO超音速他认为,更多的知识产权正在被预先整合。不管它是一个子系统,还是叫别的什么,都是语义上的问题。

温加德说:“IP提供商正在提供一个更完整的解决方案。
虽然他也认为没有办法让IP变得更通用,但它可以由客户进行优化或调整。他补充说,整合的目标不是将更多技术引入内部。相反,它将专注于企业可以增加价值的特定领域。

不同的结构
差异化可以从很多方面产生。两家公司可以采用不同的逻辑、内存和IP块来制造类似的芯片。但他们也可以拿同样的东西,做出完全不同的芯片。

对于不同的架构,如2.5D和3D堆叠芯片,这种情况尤其如此,在这些架构中,降低功耗和提高吞吐量的好处正在推动新的设计。

“这是一个新的议程,”Mike Gianfagna说eSilicon.“这需要供应商之间进行大量合作,涉及系统、包装、中间体,无论是硅还是有机。但能够有效整合所有这些方面的公司具有优势。有人说这样做更昂贵,但成本是yield学习的产物。我们已经在2.5D上做了很多设计,这是一个不同的前沿领域。这不仅仅是未来一种更便宜的做事方式。这可能是获得动力和性能的唯一途径。”

然而,秘密不仅仅在于这些碎片是如何组合在一起的,无论是堆叠的骰子还是平面的配置。它也存在于作品本身。大型芯片和系统公司已经能够赢得IP公司的支持,以修改被认为是标准的IP。

该公司负责IP和原型开发的营销副总裁John Koeter表示:“作为市场领导者的大公司,要求产品规格中没有的功能并不罕见Synopsys对此.“这就是他们的竞争优势所在。这些公司推动了产品的定义。”

他说,这些公司还可能与IP供应商的服务机构进行更密切的合作,以提出一个独特的IP版本。“如果你考虑USB或任何其他基于标准的接口,一个供应商实现的接口与另一个供应商之间存在很大差异。”

通过商业模式差异化
然而,即使在技术驱动的领域,技术也不是区分设计的唯一方法。成本一直是一个关键的考虑因素,特别是对于那些不是技术市场领导者的公司。在个人电脑时代,对于AMD和一些RISC供应商,以及海思、联发科等智能手机公司来说,在英特尔之后出售一个处理器节点的芯片总是有利可图的英特尔的原子。

不过,价格并不是唯一的区别。在不断更新的市场中,上市时间变得尤为重要,尤其是在那些由物联网.此外,能够在汽车、军事/航空或工业市场等设计中赢得一个持续多年的位置,可以帮助公司在其他市场中脱颖而出。

但在一个复杂的生态系统中,驱动差异化的不仅仅是芯片。代工必须在那里提供支持,代工业务依赖于高效运行的能力,特别是在高级节点上,每个节点的工艺技术和设备投资可能高达100亿美元。

“我们看到了几个市场,”微软高级营销总监迈克尔·布勒-加西亚(Michael Buehler-Garcia)说导师图形.“一个是物联网。另一个是大数据高级节点的增长,这仍在推动大型芯片的发展。介于两者之间的变量是消费者电信业务,它正在推动高级节点的业务量。挑战在于押注个别公司会胜出,以填补晶圆厂的人手。这个行业只有一个人能赢。”

在已建立的工艺节点上,情况有很大不同,一个芯片制造商不会有太大区别。布勒-加西亚说,具有讽刺意味的是,这也是如今许多创新发生的地方,因为竞争不仅仅是到下一个流程节点。例如,与16/14纳米工艺相同的功率域技术在40和55纳米工艺中可用,但上市时间更快,NRE成本更低,而且工具和工艺已经使用了很长时间,几乎没有遗留的错误。

现在工作不太顺利的是超级芯片SoC模型。虽然这种模式在最初创建时非常高效且与众不同,但随着时间的推移,它实际上限制了创新。

“SoC模式的问题是,SoC可能作为标准产品出售给10到50个客户,”at的CTO Drew Wingard说超音速.“硅公司定义了系统的很大一部分,他们创造了系统价值,但他们没有抓住它。系统公司确实获得了系统价值,但在大多数情况下,他们不愿意分享它。所以这里有一个缺口。如果差距扩大了呢?要么芯片公司建立战略关系,让系统供应商支付更高的价格,要么系统公司回到asic。”



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