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半导体工程公司CEO展望

半导体工程公司坐下来讨论半导体行业正在发生什么变化,Wally Rhines 是西门子事业部Mentor的名誉退休人员。eSilicon总裁兼首席执行官杰克哈丁 ;PDF解决方案总裁兼首席执行官John Kibarian;和Kionix产品和业务开发副总裁John Chong。以下是该讨论的摘录,该讨论是在ESD联盟的现场观众面前举行的。


LR:Wally Rhines,John Chong,John Kibarian,Jack Harding。 照片:Paul Cohen / ESD联盟

SE:过去,EDA非常注重设计的前沿,但价格,性能和功耗优势正在7nm和5nm处消失。 那么这个行业下一步走向何方呢?

Harding :我们正在生产7nm芯片,我们已经开始进行5nm IP开发,我们也有同感。 这取决于我们如何找到足够数量的客户来证明投资的合理性。 7nm芯片的NRE为2500万美元到3000万美元,包括面具和人工。 所以这不适合胆小的人。 “我们将涉足一块硅片,看它是否坚持”这一概念已经消失。 这些是许多公司的存在决策。 设计开始正在下降,我们仍然担心该市场的耐用性。 因此,我们发现自己正在寻找重用方法,例如小芯片和其他方法,这些方法允许我们的客户在没有相同财务开销的情况下开发ASIC。 这延伸到设计的所有元素,从EDA工具到IP到劳动力,计算和存储。 我们今天做出的决定都是围绕以最低合理成本模型执行芯片本身而做出的。 这导致我们做了我们从未考虑过的事情。

Rhines :台积电报告其收入的25%来自7纳米,5纳米风险晶圆将于今年或明年初开始。 因此,新技术节点的游戏不会因成本而消失或吓跑人们。 它仍将是业务活跃的一部分。 但我们现在也看到200毫米晶圆设备短缺,因为人们正在回到旧节点。 我们正在看到异构的多芯片封装, 扇出晶圆级封装,您可以在不缩小功能尺寸的情况下实现性能目标。 这是该行业一直以来的工作方式。 摩尔定律专注于特征尺寸,但实际上我们一直在不断学习,我们将永远保持学习曲线。 在我们的余生中,每个晶体管的成本每年都会下降。

Kibarian : Dennard缩放很久以前停止了。 时钟频率停止增加。 从那以后我们有了一些不错的跳跃。 所以高k(电介质)是一个很好的跳跃。 FinFET栅极是另一个良好的跳跃,我们将有另一个具有全向门的 ,并最终为了移动性而移出硅。 这些很少见,但作为一个行业,我们需要每年为世界带来利益。 所以我们现在需要创新更多的方式。 现在正在复兴,因为你不能再以简单的方式获得这些改进,这就是扩展。 我们都将更加努力地寻找机会。 我也有更多的利基。

Chong :作为传感器制造商,我们并不处于领先地位。 我们的MEMS芯片的对准宽度为1微米,我们的ASIC为180纳米或130纳米。 所以我们不是生活在那个空间里。 但作为一个局外人,我们确实看到晶圆尺寸是降低成本的一种简单方法,并且在300毫米时达到了一定程度。 人们谈论的是450毫米,而且从未发生过。 现在我们谈论的是线宽撞墙。 所以它可能会开辟其他途径 - 而不是简单的途径 - 以更具创造性的方式以更低的成本获得性能。

Rhines :这不是多样化的新现象。 过去,在节点的前五年,您执行了超过一半的终身收入或该节点的晶圆。 当我们达到130nm时,突然发生变化,前五年不到三分之一,然后接下来的五年甚至更长时间超过三分之二,从那时起就保持这种状态。

哈丁 :在我1984年在Zycad上工作的第一个月,它为布尔代数制作了硬件加速器,我去了约翰霍普金斯大学的应用物理实验室参加半导体会议。 GE Intersil的一些人出现并宣布他们将离开半导体行业,因为没有办法制造低于1微米的芯片。 我对我们解决这个问题的能力充满信心。 我们不断寻找方法并创新新的方式来提供货物。 但我相信经济现实将发挥作用。 我们正在制作标线大小的芯片。 商界人士告诉建筑师,坚持摩尔定律不是一种选择,他们必须在建筑层面进行创新,因为投资回报率不存在。

SE:肯定有200毫米的繁荣。 但你可以做出这样的事情吗? 这里有许多利基市场,因此需求总量较多,但数量和利润率较低。

哈丁 :我们无法在较旧的节点上赚钱,因为全球有太多小型,低利润率的公司愿意以20个百分点的价格出售旧技术。 大约四年前,我们决定要“大放大还是回家”。 我们竭尽所能将堆栈升级为具有领先优势的一级供应商。 否则,我们将被迫与基本上放弃设计的小型亚洲公司竞争。 在ASIC业务中,如果您为自己制作标准产品,那就完全没问题,但我们无法在那里赚钱。

Rhines :对于EDA行业来说,这是一项伟大的业务。 无论你是200毫米还是300毫米,你仍然需要软件。 在旧节点部件中推出了分辨率增强 - 光学邻近校正的新业务。 有许多新公司正在进行业务设计,其设计规则与某些标准相悖,但仍需要软件。 他们仍然进行验证和设计。 真正帮助EDA行业的是,许多人加入了设计从未有过的芯片的业务。 约有180家公司宣布将推出自动驾驶汽车,400家公司已宣布将推出电动汽车。 我们增长最快的客户群是谷歌,亚马逊,Facebook。 他们正在做芯片,电路板,一切。 10年前,这些人甚至都不在路线图上。 现在他们是大用户。 所以EDA的结尾很棒。 我要提醒的是,我们不需要180家自动驾驶汽车公司和400家电动汽车公司,因此每个政党都会结束,而且并非所有汽车公司都能生存下来。 但与此同时,他们将购买大量的EDA工具和软件。

SE:异构设计有很大的推动力,因此它不仅仅是CPU或其他类型的处理器。 可能有许多不同的处理器,包括CPU,GPU,DSP,eFPGA 在确保这些芯片确实有效的过程中会产生什么样的挑战?

Harding :我们制造的芯片往往在中心有一个ASIC芯片,四个角落的HBM堆叠, 插入器和2.5D封装。 这是基线,他们真的不是芯片。 他们是模块。 存在许多技术问题,包括信号完整性,因为各种信号在基本上是微型印刷电路板的周围传播。 对我来说,最大的问题是供应链调整。 因此,许多人必须正确地触摸零件才能在可接受的时间范围内将其拉出门。 这意味着我们不再是芯片公司。 我们是一家系统公司。 我们必须了解客户系统的所有元素 - 硬件,软件,固件,热效应,以便将这些芯片推向市场。 最近,我们调整了人力和技术资源,以适应这种情况。 但我们所做的最重要的事情是花费大量时间在我们的供应链上让我们所有人都在同一页面上,这样我们就可以将模块开发从公司转移到公司,以便有一个工作部分。

Kibarian :要制作这些芯片,你不能把它全部放在一块硅片上。 这是不可能的。 即使缩放也不会为您提供所需的密度。 因此,芯片组和封装中的多个芯片必须发生。 这将很多技术风险 - 以及许多供应链风险 - 推向了已经成为系统公司的芯片公司。 一家无晶圆厂芯片公司曾经能够从代工厂订购,将其发送给OSAT进行包装,然后他们将其出售。 现在它被传递到许多不同的地方。 您从竞争对手那里购买并将完成的芯片卖给他 由于所有芯片和系统公司都在管理更加复杂的供应链,因此分析正在大规模增长。 可追溯性是一项要求。 人们想知道组装的工具集是什么,以及其他可能遇到类似问题的人的曝光率是多少。 在MEMS市场中,可追溯性是他们的主要关注点。 system-in-package的巨大优势为供应链中的每个人提供了大量额外的工作。 当你的自动驾驶汽车发生碰撞时,每个人都想知道他们是否有暴露。

Chong :在MEMS行业,我们一直在努力实现标准化。 我们设计的所有东西都是包装中的系统。 我们有一块芯片是MEMS,一块是ASIC的芯片,而且包装很重要,因为它会影响性能。 我们的设备与物理世界相关联,因此如果封装受压或温度过高,则会影响我们的感应能力。 我们一直生活在这里,与之抗争,但没有解决它。 我们希望获得与IC行业摩尔定律相同的优势,但仍然无法获得标准化流程,这是一个可以进行充分模拟的标准化工具集。 现在,更多的行业正面临着类似的挑战。 所以要么我们都要一起解决它,要么问题太复杂,你必须忍受这种艺术的混乱,而不是科学。

Kibarian :如果你看一下iPhone内的麦克风设备或红外传感器,它们就是非常复杂的系统级封装。 红外传感器中只有13个设备芯片。 这已经足够便宜,但我一直想知道你为什么要开发BCD技术,因为你这样做是为了将DMOS和CMOS以及双极性放在同一块硅片上。 如果您可以降低包装成本,可以拆分DMOS。 它没有规模。 将会有大量额外的创新,使每个人的工作更轻松,并允许您利用新技术。

SE:然而,当我们向前移动球时,芯片或封装中的所有内容的公差都在下降。与此同时,IP几乎就是一个黑盒子。 现在除了处理噪声问题和更薄的电介质外,还必须使其适应更严格的静电和热容差。 所以现在你需要了解事情将如何使用,对吧?

Harding :是的,我们现在正在使用我们的一个路由器公司的产品。 我们挤压水气球。 我们测试电源,它看起来不错。 那么我们测试SerDes,我们发现了一个相关的问题。 但我们永远无法一次性解决系统级问题。 这是一个螺旋式的我们向前迈出两步,每天退步一步。 最终我们让它发挥作用。 问题是我们无法缩小变量,以便在经典的实验意义上进行真正的实验。 另一个问题是我们不断发现没有人能预料到的结果。 即使我们可以解决问题,我们找不到根本原因,因为我们不知道我们不知道什么。 对于工程组织来说,这是一个非常令人沮丧的问题。 我们觉得我们应该做得更好,但是有很多变量我们无法控制,我们没有权力让人们按照我们希望他们做的事情来实现工作。 这是一个非常大的问题。

Kibarian :如果你从代工厂看7nm PDK,它们会根据你使用的封装给你一个不同的SPICE模型。 因为它们采用系统级封装方法,所以它们只为它们提供的封装提供了那些模型。 如果你必须使用别人的,那就猜测模型会发生什么。 你将以不同的方式旋转硅,应变会发生变化。 我们有许多客户告诉我们,当他们在封装中粘贴硅片时,它不再有效,之后会有一堆指尖。 您可以看到客户对芯片上的其他仪器做出响应 - PVT传感器,应力传感器,设备可靠性传感器。 我们有很多客户希望将这些东西放在他们的芯片上,并且能够在包装中读取,最终在现场,因为你需要知道它的行为方式。 它在晶圆排序方面的表现与包装中的表现非常不同。 您如何保证SPICE模型仍然有效,因为从IP角度来看,您已将芯片放入封装中而损坏了该芯片? 我们把它变成了狩猎游戏,而不是模拟游戏。

哈丁 :工程解决方案正在应用知识,而不是物理知识。 对我而言,这是非常危险的,因为在特殊情况下你无法预测该领域的行为。 因此,当人们说'我们已经让它运转起来'时,我想知道的第一件事是它是否有效,因为它们是试错了并且没有爆炸,或者因为他们已经完成了数学和模拟,他们已经说服自己,他们有一个解决他们尚未发现的问题。 这是一个与众不同的世界。 在我的业务中,我们为其他人的RTL制作芯片。 这不像我们控制RTL。 我们甚至不知道在整个设计中究竟发生了什么,导致出现在路上的各种物理或电气问题。 这些工具必须加强。 我们只是没有足够的人,IP点,ESP来弄清楚这些东西应该如何工作。我们需要更可靠的工具集,可以遍历供应链并提供切换,以便我们可以与我们身后的人和我们面前交谈。

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