2019年什么有用，什么没用

从收入的角度来看，2019年对半导体公司来说是艰难的一年，尤其是对内存公司来说。另一方面，EDA行业又迎来了强劲增长的一年。

这种差异的很大一部分可以归因于半导体新兴技术领域的数量，但还没有一个达到量产。一些市场仍在挣扎，一些市场可能正在进入幻灭的低谷。但设计开始的数量越来越多，这是EDA强劲增长的原因，其中许多来自过去没有设计过硬件的公司。尽管有一些波动，但分析师们的预期仍然很高，他们预计未来五年的复合年增长率将在8%至12%之间。

图1所示。按类别划分的季度EDA、SIP和服务收入，1996年第一季度至2019年第二季度。资料来源:ESD联盟市场统计服务

带头冲锋的是人工智能．“大数据和人工智能应用，包括机器学习和深度学习，现在是电子行业的关键驱动因素，”微软营销主管罗布•范•布洛姆斯泰因(Rob van Blommestein)表示OneSpin解决方案．“这导致了异构计算平台的出现，无论是传统的soc与嵌入式FPGA织物和大型fpga也有资格成为soc。Xilinx的7nm Versal自适应计算加速平台(ACAP)就是这一趋势的一个很好的例子。”

其他市场也在下滑。“比特币SoC市场确实像预期的那样急剧下降，”设计IP的营销总监汤姆·王(Tom Wong)说节奏．有趣的是，中国的比特币SoC玩家已经转向人工智能(AI)加速SoC。这将不会有很大的晶圆消耗，因为AI加速soc中的所有东西都是在进行中，没有特别大的容量，这意味着每个设计不到1亿个芯片。美国有许多AI加速SoC初创公司处于开发模式，目前还没有明显的晶圆消耗。”

幸运的是，移动行业在某种程度上起到了拯救作用。Wong补充道:“比特币的下跌不会产生任何剩余的晶圆产能，因为释放出来的产能被iPhone销量的回升和华为手机在中国的爆炸性增长所消耗。”智能手机的销售消耗了所有先进工艺晶圆，晶圆代工厂必须在2019/2H投入额外的资本支出，以进一步扩大产量，以支持需求。美中之间的贸易争端也扭曲了晶圆生产和资本支出投资的供需曲线。”

到目前为止，中美贸易战中国似乎并没有减缓EDA的发展。Walden Rhines是Mentor是西门子旗下的企业他指出，2019年第二季度“可能会在一些(贸易战)行动之前，但我们上季度的表现非常强劲，本季度预计增长6.5%。这是非常强大的，如果你看看优势在哪里，环太平洋地区确实是世界上最强大的地区。”

一些新技术正在推动最先进制造节点的发展。该公司副总裁兼首席策略师维克•库尔卡尼表示:“由于数据处理的巨大需求，我们正在加速向10nm以下的高级节点设计有限元分析软件．“计算能力的显著提升是由云计算在多个垂直领域的快速采用所推动的，包括高性能计算、5G、人工智能、汽车和先进移动。”

关于司机的问题几乎没有分歧。“人工智能,5克自动驾驶汽车，物联网(物联网)是2019年半导体行业的主要增长动力之一，”Intermolecular业务领域负责人兼董事总经理Casper van Oosten说。“这些驱动因素也增加了技术的复杂性，需要更加关注有效的研发和数据分析，以确定正确的材料和集成解决方案，以保持创新和竞争力。能够在这个越来越受数据驱动的社会中运作，以意想不到的速度给我们公司和我们的客户带来了重大变化。”

Intermolecular于2019年被Merck KGaA收购，这一年的特点是不断进行收购。IC Insights的数据显示，该行业的并购活动总额约为290亿美元。

“在我们的顶级半导体客户中，有大量的并购(或剥离业务)，包括mellanoxnvidia、Mobileye-Intel、Renesas-IDT、InPhi-eSilicon等等，”ANSYS的Kulkarni说。英特尔还将其手机调制解调器业务出售给了苹果，Marvell宣布打算将其WiFi连接业务出售给恩智浦，并收购GlobalFoundries的ASIC业务。”

事实上，就在上周，其他几笔规模可观的交易已经宣布。

Kulkarni说:“虽然一开始并购的速度对行业来说有点意外，但我们对整个生态系统未来的机会感到非常兴奋，因为这些收购表明，汽车、5G和高性能计算等多个高增长垂直领域将出现显著增长。”这将使合并后公司的多个技术和研发团队结合在一起，解决复杂的系统级问题。根据IC Insights的数据，2019年将超过2017年，成为半导体并购的第三大年份。”

2018年底，电子系统设计联盟(ESDA)与SEMI联手。其目标是将设计部门整合到其电子制造供应链范围，连接整个生态系统。“在2019年，很明显，虽然设计和制造是全球电子产品市场和供应链不可分割的一部分，但它们仍然是两个不同的世界，”全球电子产品市场和供应链总监鲍勃·史密斯(Bob Smith)说ESD联盟．“虽然有一定程度的合作和协作，但每个人都追求不同的目标，面临独特的挑战。他们有许多共同的行业问题和瓶颈，可以通过更广泛的合作和伙伴关系来解决。”

技术驱动程序
虽然最新节点的开发仍在继续，但它们无法满足人工智能等应用对更多晶体管的需求。部分问题是这些芯片达到了网线的极限，这导致他们寻求其他解决方案。

Cadence负责IC封装和跨平台解决方案的产品管理集团总监John Park表示:“正如预测的那样，我们见证了3D-IC爆炸式增长的开始。“几乎每一家大中型半导体设计公司都在考虑多芯片3D-IC替代单片芯片。此外，两家大型半导体晶圆厂同时宣布3 d-ic2019年参考流量。超越摩尔的时代已经到来。”

已经等了很长时间了。库尔卡尼说:“对我们来说，这是2019年一个令人愉快的拐点。“10多年来，我们一直致力于集成电路封装、PGA(引脚网格阵列)、表面贴装、SiP、2.5D到3D堆叠芯片封装的封装建模、电源和信号完整性、热和可靠性仿真解决方案。我们现在已经加快了与台积电和三星的MDI(多模集成)封装解决方案的认证。”

这为EDA创造了一个新的机会。Park说:“多芯片(let) 3D方法需要新的工具来规划和管理顶级连接，并导出设计/包装替代方案。”“这个顶级规划和管理解决方案现在是所有多芯片(let)参考流程的一部分。如今，这种方法通常扩展到芯片接口规划和封装I/O优化过程，而不需要过多考虑PCB。预计在未来几年将会看到这种变化，因为架构师和设计师将需要规划和优化完整的芯片、封装和PCB系统。”

fpga也继续保持增长轨迹，这在很大程度上是由于人工智能、汽车和5G等新市场对灵活性的需求，这些市场的算法、标准和接口继续快速变化。能够对硬件进行编程以适应这些变化是至关重要的，但这并不像听起来那么简单，这反过来又推动了高级合成的发展。

“FPGA在AI应用的性能和灵活性方面的优势是众所周知的。编程模式一直是最重大的挑战，”产品副总裁Jordon Inkeles说Silexica．“编程模型的挑战不会被单一的流程解决。它将通过与开发人员的专业知识相匹配的流程组合来解决。HLS除去硬件，使软件工程师能够成功，但这只是最近才出现的工具，如Silexica的SLX FPGA。在此之前，大多数HLS用户还是硬件工程师。HLS将为软件开发人员提供利用FPGA所需的灵活性。然而，TensorFlow和Caffe仍将处于更高的抽象级别，利用ML框架和库为数据科学家加速他们的算法。”

接口
接口过去被认为是枯燥的必需品，但最近它们已经成为新功能的推动者。华为公司客户业务部副总裁兼总经理保罗·威廉姆森表示:“正如去年预测的那样，全球5G的推出已经蓄势待发，并将持续到2020年。手臂．“东京奥运会将向全球数十亿观众展示5G带来的可能性。这将标志着‘5G时代’的开始，新的、改进的用例和体验将在设备上加速发展。”

有线连接也不是静止不动。“随着USB4规范由USB实施者论坛发布，USB行业标准再次发展，”Kandou首席执行官Amin Shokrollahi说。“这为视频处理和数据传输提供了更快的连接，通过USB-C连接器。它还为不同的信号调理技术提供了一种解决高速信号系统挑战的方法。”

市场驱动
人们很难忽视人工智能的迅速崛起，以及它在几乎每个行业领域推动的新应用。库尔卡尼说:“设计定制硅的系统公司数量的增加正在改变这个行业。”谷歌、亚马逊、脸书、微软等系统公司宣布计划以更快的速度制造自己的人工智能芯片。在odsa定义的开放接口(开放领域特定架构)下，标准化工作的出现令人鼓舞，这将有助于降低设计由最佳芯片构建的高性能加速器的复杂性和成本。”

这种趋势不仅发生在人工智能领域。库尔卡尼补充说:“我们看到特斯拉、丰田(与电装合作)等传统汽车oem开始研发定制硅芯片(或基于芯片的设计)，而不是通过传统的一级供应商。”汽车领域已成为半导体产业的新战场。”

汽车行业的兴起也产生了对新型EDA工具的需求。“功能安全越来越重要，这一点从人们对安全的关注程度就可以明显看出ISO 26262OneSpin的van Blommestein说。“自动驾驶汽车显然为安全性、安全性和信任度设定了很高的标准，但我们也看到了其他领域的需求。核电站、航空电子设备、军事系统和植入式医疗设备都是几乎没有犯错余地的应用。开发者需要正式证明他们的设计是安全、可靠和值得信赖的。”

并非所有来自汽车行业的消息都是正面的。Verific Design Automation的首席运营官米歇尔·莱特哈特(Michiel lighthart)说:“2019年，许多人开始意识到，自动驾驶汽车上路的梦想仍然很遥远。”“说实话，如果一项技术要求我的手(出汗的手掌和全身)放在方向盘上，脚靠近刹车，以便在机器人出现故障时随时接管它，这有什么好处呢?”

其他技术领域也在努力克服采用阻力。Arm的威廉姆森表示:“虽然我们仍处于移动设备沉浸式体验的早期阶段，但我已经看到了一些积极的迹象，即专用XR设备将提供确保未来成功所需的性能和不受束缚的体验。”“目前的一个例子是Oculus Quest，它提供了消费者多年来一直渴望的不受束缚的VR游戏体验。虽然我们正处于AR发展的初期，但正如微软HoloLens 2所强调的那样，AR对行业生产力的好处已经显现出来。这一趋势将在2020年继续推进。”

RISC-V
RISC-V ISA的崛起有增无减。van Blommestein说:“我们预测RISC-V将成为SoC开发的主要因素，并且将出现一个大型生态系统来支持这种架构。”“这确实是事实。有大量的开源和商用处理器内核，以及软件、EDA工具和其他支持技术。RISC-V基金会目前拥有超过325个成员公司和组织。问题更多的是谁没有使用RISC-V，而不是谁采用了它。”

其他人也同意。“我们看到很多RISC-V的横向应用，”微软全球销售副总裁Jerry Ardizzone说Codasip．“现在人工智能领域有很多活动。人们希望使用大量的处理器，可能还会对处理器本身进行一些定制，并多次重复这样的操作。所以人们对此很感兴趣。但随着时间的推移，你会在所有市场看到这种情况。这不会立即发生。在接下来的几年里，随着提供处理器IP和围绕它的第三方生态系统的公司变得更大，开发更多的IP，你会看到我们进入更广阔的市场空间。”

简而言之，构建ISA不仅仅是一个规范。它需要一个完整的生态系统、工具和安全基础设施，所有这些都需要时间。尽管如此，大部分初步基础工作于2019年开始成型。

“我们正试图确定RISC-V社区在安全方面的最大挑战，”研究中心的海伦娜·汉德舒(Helena Handschuh)说Rambus他是RISC-V基金会安全常务委员会主席。她指出，微架构安全实现缺陷、安全认证和保证、后量子加密以及如何最好地披露安全漏洞是最受关注的问题。“这里有很多机会，这是一个非常非常大的生态系统。但是这个世界的安全问题相当具有挑战性，我们正在努力解决这个问题。”

工具的发展
除了已经提到的工具开发机会之外，其他领域也越来越重要。Real Intent总裁兼首席执行官Prakash Narain表示:“我们看到静态签收的应用非常广泛。“在今年的DAC上，一些用户展示了他们静态签收的最佳实践。一个关键的建议是，静态签收不仅开始被接受为解决验证问题的不同方法——不同于模拟，不同于正式——它是自己的方法，因此需要适当的产品设计。”

我们看到fpga的使用越来越多，无论是独立的还是嵌入式的。van Blommestein说:“我们注意到，FPGA设计的形式等价检查已成为在开发链中建立信任的关键技术，我们预计2019年将有显著增长。”“该技术可以确保在开发过程中没有硬件木马被引入。此外，用于合成和位置和路线的FPGA工具不断添加必须正式验证的积极优化。由于这两个原因，FPGA等价性检查的使用正在扩大。