來源：內(nèi)容由半導(dǎo)體行業(yè)觀察（ID：icbank）編譯自semiengineering，謝謝。

在穩(wěn)定時期似乎更容易做出預(yù)測，但它們并不比任何其他時期更準確。在更加動蕩的時期，很少有人有勇氣讓自己的意見被聽到。然而，往往是那些經(jīng)過深思熟慮的觀點，即使它們被證明不是真的，它們也常常包含一些非常有啟發(fā)性的想法。

2022 年發(fā)生了一些將對 2023 年市場產(chǎn)生重大影響的事件，盡管這些事件沒有先例，確切結(jié)果未知。例如，CHIPS 法案以及在歐洲的相應(yīng)投資旨在改變從全球化到民族主義方向的路徑，這與半導(dǎo)體行業(yè)形成以來的趨勢相反。

政府對技術(shù)的投資沒有良好的記錄，但這可能會有所不同。“隨著 CHIPS 法案開始幫助加速創(chuàng)新和制造能力，我對 2023 年的樂觀情緒繼續(xù)增強，”電子系統(tǒng)設(shè)計聯(lián)盟執(zhí)行董事 Bob Smith 說。“我們將看到投資和行業(yè)努力培養(yǎng)和教育支持美國國內(nèi)半導(dǎo)體設(shè)計和制造能力增長所需的熟練勞動力。2022 年扎根的開源半導(dǎo)體設(shè)計和制造運動可能成為勞動力發(fā)展的另一個重要推動力。”

變化創(chuàng)造機會。“雖然 2022 年是整合的一年，但我預(yù)計 2023 年將是創(chuàng)新的一年，” Arm中央工程執(zhí)行副總裁 Gary Campbell 說。“在前幾年，我們通過為生態(tài)系統(tǒng)提供工具來發(fā)揮創(chuàng)造力，并為當前和未來的技術(shù)提供更具吸引力的體驗，從而奠定了基礎(chǔ)。手機游戲就是一個很好的例子，手機上的光線追蹤功能有望帶來超逼真的游戲體驗。”

但公司必須具有適應(yīng)性。Kandou 首席執(zhí)行官 Amin Shokrollahi 表示：“雖然大型半導(dǎo)體公司正在經(jīng)歷業(yè)務(wù)問題，但規(guī)模較小、更靈活的公司將在 2023 年繼續(xù)蓬勃發(fā)展并占據(jù)市場份額。” “這也可能是半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的一年，尤其是人工智能和機器學習推動的邊緣計算和自動駕駛。”

那里有一些巨大的機會。“正如我們在全球流行病的影響中發(fā)現(xiàn)的那樣，技術(shù)行業(yè)對社會的未來至關(guān)重要，”Arm 的Campbell 說。“現(xiàn)在是我們定義計算的未來的時候了，2023 年這個行業(yè)有很大的潛力繼續(xù)讓世界變得更美好。”

挑戰(zhàn)也越來越大。“更多的注意力將放在設(shè)計流程中的設(shè)計 IP 保護上，”ESDA 的 Smith 說。“這與安全和保障以及設(shè)計篡改內(nèi)容的風險一起變得更加明顯。”

開源

圍繞開源存在分歧。積極的一面非常明顯，但越來越多的人開始擔心開源 IP 和軟件是將技術(shù)轉(zhuǎn)移到中國和俄羅斯的渠道。政府可能是這一進步的破壞者。

到目前為止，這還沒有發(fā)生。“RISC-V 成員現(xiàn)在已經(jīng)出貨了數(shù)十億個RISC-V內(nèi)核，”RISC-V International 的首席技術(shù)官 Mark Himelstein 說。“隨著數(shù)量的增加，對在其上運行的開源軟件和商業(yè)軟件的需求也在增長。隨著 RISC-V 部署的不斷發(fā)展和擴大可尋址市場，我們預(yù)計開源和商業(yè) IP 和工具都有一個強大而充滿活力的市場。”

但并非一切都進展得那么快。“關(guān)于開源 IP 和工具的熱議仍在增長，對 RISC-V 等技術(shù)的重視將進一步轉(zhuǎn)向‘創(chuàng)新自由’，” Arteris IP解決方案和業(yè)務(wù)開發(fā)副總裁 Frank Schirrmeister 說。“然而，有了更多的自由和進行修改以實現(xiàn)創(chuàng)新的能力，就需要進行驗證。對于該領(lǐng)域的許多用戶來說，這是一種有點發(fā)人深省的體驗。”

一些用于此的技術(shù)正在出現(xiàn)。Breker Verification Systems 首席執(zhí)行官 Dave Kelf 表示：“到 2023 年，在 SoC 子系統(tǒng)和系統(tǒng)驗證中執(zhí)行的驗證將變得更加重要，測試內(nèi)容在實際工作負載之上的重用水平將加快。” “利用多家公司設(shè)備的 RISC-V 應(yīng)用多核處理器將需要更多的驗證，因為開發(fā)人員意識到他們必須與 Arm 級質(zhì)量競爭。ISA 合規(guī)性、自定義指令與處理器其余部分的驗證以及復(fù)雜的微架構(gòu)都需要處理器和集成 SoC 實現(xiàn)更高的驗證自動化。關(guān)注更多標準化的測試生成器和預(yù)構(gòu)建的驗證平臺。”

電源和能源

業(yè)界肯定已經(jīng)意識到電源和能源的重要性，無論是從由此導(dǎo)致的芯片故障數(shù)量，還是從設(shè)計已受功率限制的事實來看。

“將繼續(xù)關(guān)注電力、能源和熱能，”Arteris 的 Schirrmeister 說。“總體而言，我們將看到對更高性能和能效的需求不斷增加。隨著對計算能力的需求不斷增長，從數(shù)據(jù)中心到網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備邊緣，都需要更高效、更強大的半導(dǎo)體設(shè)備。這一趨勢將進一步推動新材料、設(shè)計和制造工藝的發(fā)展，以提供更好的性能和更低的功耗。半導(dǎo)體 IP 將面臨越來越嚴格的審查，以滿足嚴格的低功耗要求，進一步增加通過減少電線、寄存器和開關(guān)等 NoC 基礎(chǔ)組件來優(yōu)化 NoC 的功率貢獻的壓力。”

這導(dǎo)致一些公司尋找更好的方法來生產(chǎn)高能效設(shè)計。“來自 520 億美元 CHIPS 法案的資金將推動從 C++ 到 GDS 的流程開發(fā)效率，” Cadence數(shù)字與簽核集團產(chǎn)品營銷總監(jiān) Jeff Roane 說。“專注于C++設(shè)計入門緊隨超大規(guī)模芯片設(shè)計活動之后，它降低了功耗并提高了以前在 CPU 和 GPU 上運行的工作負載的性能。因此，到 2023 年，我們將看到更多針對軟件開發(fā)人員的工具的開發(fā)和采用，為他們提供更輕松的途徑來實現(xiàn)更高性能的硬件實現(xiàn)。從概念上講，這將編譯器的定義從今天的 C++ 擴展到處理器機器代碼，再擴展到采用 C++ 并生成處理器機器代碼和/或 RTL 以供實現(xiàn)的跨域編譯器。”

一段時間以來，一些市場一直在關(guān)注效率。“在接下來的一年里，我們將重新關(guān)注計算能力、能源和熱效率，”Campbell說。“我們已經(jīng)看到基礎(chǔ)設(shè)施市場（尤其是數(shù)據(jù)中心）向電力和能源節(jié)約的轉(zhuǎn)變，并預(yù)計這種情況將在 2023 年繼續(xù)，性能效率背后的勢頭會越來越大。”

該行業(yè)本身也必須變得更有效率。

“半導(dǎo)體行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者必須繼續(xù)優(yōu)先關(guān)注他們的可持續(xù)發(fā)展舉措和目標，”華邦電子營銷副總裁 Jackson Huang 說。“我們有機會幫助推動碳中和和減緩全球變暖。半導(dǎo)體行業(yè)看到了一個機會，可以通過多種方式減少能源消耗和碳排放，例如增加工廠的水循環(huán)利用。”

很少有公司擁有完整的可持續(xù)發(fā)展信息。“可持續(xù)性仍然是科技公司的熱門話題，”Semtech 信號完整性產(chǎn)品部營銷和應(yīng)用副總裁 Timothy Vang 說。“通常，這些公司將他們的可持續(xù)發(fā)展努力集中在通過制造方法或參與綠色組織來解決其運營對環(huán)境的影響上。仍然缺少的是他們的技術(shù)和產(chǎn)品如何促進可持續(xù)性。也就是說，創(chuàng)新的數(shù)據(jù)中心技術(shù)，特別是光學 IC 技術(shù)，正在通過從源頭解決問題來幫助推進可持續(xù)發(fā)展工作。先進的 IC 技術(shù)有助于降低功耗和成本，同時提高帶寬和速度，以創(chuàng)建可持續(xù)的技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)。隨著數(shù)據(jù)中心需求的不斷增長，該行業(yè)必須平衡可擴展性和可持續(xù)性。到 2023 年，光學技術(shù)將幫助我們不斷發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施實現(xiàn)平衡，并建立實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標所需的技術(shù)基礎(chǔ)。”

云似乎是許多計劃的核心。“可持續(xù)性是重中之重，”Ampere 首席產(chǎn)品官 Jeff Wittich 說。“隨著電網(wǎng)壓力持續(xù)增加和能源成本飆升，鑒于其日益增長的業(yè)務(wù)影響，公共云和私有云中的云可持續(xù)性將得到比以往任何時候都更加認真的解決。隨著公司尋求削減成本，他們將重新評估他們的云基礎(chǔ)設(shè)施并進行優(yōu)化以減少能源、減少用水量，并將更多的計算能力融入他們現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的足跡。隨著他們繼續(xù)增加依賴于計算的收入流，他們將以一種避免昂貴且耗時的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施擴展的方式這樣做。”

但是功耗和處理能力需求可以相互競爭。Campbell 說：“全球?qū)?shù)據(jù)以解鎖自主權(quán)、信息訪問和人際關(guān)系的需求仍然無法滿足。” “我們相信未來是軟件定義的——從物聯(lián)網(wǎng)和移動到汽車，再到更廣泛的計算基礎(chǔ)設(shè)施。這種演變強調(diào)了硬件和軟件關(guān)系的重要性，強調(diào)了越來越需要通過最大限度地減少軟件定義的未來帶來的復(fù)雜性，使開發(fā)人員能夠盡力而為。這也意味著人們迫切需要更多的處理能力來處理來自這些設(shè)備的所有軟件和數(shù)據(jù)。現(xiàn)在比以往任何時候都更重要的是，隨著能源成本的上升和對氣候變化的日益關(guān)注，加工必須高效地進行。”

Moore and more

雖然摩爾定律仍在繼續(xù)，但現(xiàn)在有一些可行的挑戰(zhàn)者。“盡管摩爾定律已被宣布死亡，但它似乎仍在繼續(xù)前進，幾乎步入正軌，” Ansys產(chǎn)品營銷總監(jiān) Marc Swinnen 說。“我們現(xiàn)在有 3nm 的設(shè)計，2nm 即將到來。Morris Chang 談到了 1nm，但沒有人談?wù)撊魏蔚陀诖说臇|西，而且還有很長的路要走。它并沒有完全死去，但它已經(jīng)放慢了速度——盡管沒有那么明顯。這仍然是我們在芯片方面必須做的事情的一個重要因素，我們?nèi)匀槐仨毾襁^去 40 年一樣沿著這條路前進，但每個節(jié)點的成本都越來越高。”

不斷增長的費用是一個問題。Lightelligence 工程副總裁 Maurice Steinman 表示：“假設(shè)該行業(yè)的經(jīng)濟前景保持平穩(wěn)或沒有反彈，我預(yù)計部分公司將不愿積極轉(zhuǎn)向更昂貴的先進 CMOS 工藝節(jié)點。” “反過來，這將刺激架構(gòu)或高級封裝級別的某種程度的創(chuàng)新，以補償未實現(xiàn)的性能提升。約束往往是創(chuàng)新的催化劑。”

一攬子計劃中有越來越多的機會。“設(shè)計團隊發(fā)現(xiàn) 3D-IC 需要系統(tǒng)架構(gòu)思維，” Siemens Digital Industries Software的 IC EDA 執(zhí)行副總裁 Joe Sawicki 說。“它不僅需要跨多個基板的系統(tǒng)級規(guī)劃，而且還需要一個集成設(shè)計解決方案來解決 IC、封裝和 PCB 級設(shè)計、分析和測試——不僅在每個級別（IC、中介層、封裝和PCB）的設(shè)計階段，但所有這些都在一起。理想情況下，它還需要一個將機械應(yīng)力、供應(yīng)鏈以及所有這些數(shù)據(jù)的跟蹤和管理一起考慮在內(nèi)的解決方案。”

一些必要的接口匯集在一起。“隨著 UCIe 的出現(xiàn)，物理層取得了重大進展，”Schirrmeister 說。“到 2023 年，注意力將轉(zhuǎn)移到協(xié)議上，定義特定于應(yīng)用程序的控制和傳輸層。我們可能會在 AXI、CHI、CXL 和其他產(chǎn)品之間經(jīng)歷一些碎片化。”

雖然已經(jīng)取得了很多進展，但沒有人預(yù)測 2023 年是第三方chiplet的元年。“設(shè)計行業(yè)面臨許多挑戰(zhàn)，”西門子的 Sawicki 說。“希望從 1990 年代后期 IP 行業(yè)形成中吸取的慘痛教訓將轉(zhuǎn)化為更快地建立正式標準，使 chiplet 成為一個新的繁榮行業(yè)。這必須發(fā)生，然后才能導(dǎo)致由 3D-IC 集成驅(qū)動的新系統(tǒng)創(chuàng)新。”

這些新技術(shù)給現(xiàn)有工具帶來了壓力。

“向更精細的工藝幾何形狀和先進封裝遷移的技術(shù)趨勢有增無減，這意味著設(shè)計團隊不僅需要驗證不斷增長的功能，同時滿足激進的功率、性能和面積 (PPA) 目標，還需要分析電氣、熱和可靠性的融合效果，”Cadence 云業(yè)務(wù)高級業(yè)務(wù)開發(fā)組總監(jiān) Ketan Joshi 說。“在緊迫的上市時間窗口內(nèi)交付新產(chǎn)品所需的近 10 倍的計算資源正在推動設(shè)計團隊使用基于云的計算來增強其本地基礎(chǔ)設(shè)施?，F(xiàn)在，復(fù)雜的設(shè)計和供應(yīng)鏈越來越需要設(shè)計團隊、IP 供應(yīng)商、代工廠和制造合作伙伴在全球范圍內(nèi)進行協(xié)作。

AI 和 ML

圍繞機器學習的一切都沒有盡頭。“2023 年將是生成人工智能的一年，”Arteris IP 產(chǎn)品營銷副總裁 Andy Nightingale 說。“這用于創(chuàng)建圖像、對象和文本，并通過醫(yī)學研究建模執(zhí)行跨領(lǐng)域和樣式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)集擴充。這項技術(shù)可能會推動基于多芯片的 HPC 集群的實施。”

這是另一種允許差異化的技術(shù)。“這最終使他們的系統(tǒng)比競爭對手的產(chǎn)品更智能，”Sawicki 說。“隨著我們發(fā)現(xiàn)越來越多的 AI 成為基于邊緣的設(shè)備的一部分，我們發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域的領(lǐng)先公司通過構(gòu)建自己優(yōu)化的 AI 加速器而不是使用現(xiàn)成的 AI 加速器 IP 來實現(xiàn)更大程度的差異化。這使公司能夠優(yōu)化他們的系統(tǒng)以獲得最佳的整體系統(tǒng)功能和性能，同時也使競爭對手更難成為快速追隨者。”

這也可能導(dǎo)致定制軟件。Verific Design Automation 總裁兼首席運營官 Michiel Ligthart 表示：“在定制硅在 2023 年流行之后，未來四年將迎來定制 EDA 時代。” “擁有內(nèi)部半導(dǎo)體設(shè)計團隊的公司將專注于專門的設(shè)計工具來開發(fā)硅片，他們會將自己的領(lǐng)域知識應(yīng)用于內(nèi)部 EDA 工具。這項工作將側(cè)重于設(shè)計入口——想想 SystemVerilog 和 VHDL 設(shè)計工具——而不是布局布線等后端工具。這種趨勢已經(jīng)開始，并將在未來幾年顯著增加。”

AI 和 ML 正在尋找進入各種產(chǎn)品的途徑。“其在規(guī)模和可復(fù)制性方面的獨特要求將導(dǎo)致 NoC 的特定變化，通常會導(dǎo)致計算和互連的共同優(yōu)化，”Schirrmeister 說。“AI/ML 還將進一步提高設(shè)計效率，并具有徹底改變經(jīng)典設(shè)計方法甚至 IP 可配置性的潛力。”

人工智能的使用開始影響開發(fā)工具鏈。Cadence 的產(chǎn)品工程總監(jiān) Matt Graham 表示：“使用‘AI/ML 輔助’的設(shè)計和驗證將開始以真實的方式交付，我們將在 DVCon 和 DAC 等場所看到客戶論文的證明。” “更換工程師不是我們在 2023 年應(yīng)該期待的事情，但到今年年底，我們將能夠回顧并看到通過引入 AI 和 ML 來減少一些手動任務(wù)他們周圍的工具。沿著預(yù)測文本和自動更正幫助移動用戶的思路思考，而不是 AI 自動編寫文本消息。就像自動更正一樣，并不是所有的東西都能正常工作或讓生活更輕松。但凈收益將是正的。”

新興市場

盡管一些新興市場如今不過是炒作，但它們可能是未來的沃土。他們還可以創(chuàng)造新的需求，為行業(yè)的其他部分提供動力，然后創(chuàng)新可以提升行業(yè)的所有部分。

Semtech 信號完整性產(chǎn)品部高級市場經(jīng)理 Raza Khan 表示：“元宇宙席卷了技術(shù)行業(yè)，并正在突破以前認為數(shù)字社區(qū)可能實現(xiàn)的界限。” “這種全沉浸式技術(shù)將給 5G 基礎(chǔ)設(shè)施帶來前所未有的壓力。對 5G 的這種不斷增長的需求需要以極低的延遲、低功耗和高性能提供更高的帶寬傳輸能力。

光學技術(shù)將在實現(xiàn)通過 5G 無線技術(shù)高效且有效地傳輸數(shù)據(jù)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。光學技術(shù)提供了 Metaverse 應(yīng)用程序所需的成本效益、小尺寸、低功耗和性能。為了讓元宇宙在未來幾年得到廣泛采用，很多人都把目光投向了量子。PathWave Software 副總裁兼總經(jīng)理 Niels Faché 表示：“到 2023 年，量子即服務(wù) (QaaS) 的產(chǎn)品將會增加，大公司和初創(chuàng)企業(yè)將為客戶提供對其量子平臺的云訪問。” “Quantum EDA 將成為提高這些基于云的平臺的計算能力的關(guān)鍵推動因素，其簡化的工作流程可以處理增加量子位的數(shù)量。同時，本地定制 QPU（量子處理單元）的服務(wù)有望從設(shè)計到制造和集成解決方案得到提升，以滿足對本地量子模擬解決方案的需求。從這個角度來看，量子 EDA 也將通過這些定制 QPU 產(chǎn)品看到強勁的需求。”

工具和 EDA

感覺好像 EDA 行業(yè)正接近需要重新發(fā)明的地步。隨著一切變得更加相互關(guān)聯(lián)，流程和方法需要跨越從概念到實施和制造，到現(xiàn)場使用再到概念的所有方式，數(shù)據(jù)在所有階段之間自由移動，對點工具的關(guān)注正在被打破。

Faché 說：“隨著公司從跨團隊使用不同數(shù)據(jù)庫的手動測試和數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)向整個企業(yè)的簡化開發(fā)，各行業(yè)正在發(fā)生數(shù)字化轉(zhuǎn)型，”Faché 說。“連接設(shè)計和測試可以在整個產(chǎn)品生命周期中共享數(shù)據(jù)并關(guān)聯(lián)結(jié)果。更重要的是，它允許從測試到設(shè)計過程的主動反饋循環(huán)，從而減少設(shè)計周期并加快上市時間（數(shù)字孿生）。需要靈活的工具將設(shè)計和測試系統(tǒng)連接到更大的企業(yè)工作流中。這包括管理要求和自動化測試生成、合規(guī)性測試、測試自動化、靈活的數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)分析和人工智能優(yōu)化。”

這也使工具選擇變得更加困難。“我們可能會開始看到對整個端到端設(shè)計和驗證過程進行基準測試的更多出現(xiàn)，”Cadence 的 Graham 說。“這包括以前難以封裝的指標，如調(diào)試、覆蓋收斂、解決缺陷的總時間、時序收斂的總時間等，因為工具供應(yīng)商和工具用戶都試圖理解和量化額外 CPU 周期的貢獻花在自動化上，包括 AI 和 ML。”

并且需要真正的分層方法。“驗證是一項開放式挑戰(zhàn)，隨著復(fù)雜性的增加呈非線性增長，”Real Intent 總裁兼首席執(zhí)行官 Prakash Narain 說。“因此，驗證工作占整個芯片開發(fā)工作的百分比一直在增長。我們的行業(yè)通過創(chuàng)建更強大的模擬器和仿真器并使用大規(guī)模并行部署成功地遏制了這種增長。工具必須通過支持分層分析形式的分而治之來管理高設(shè)計復(fù)雜性和容量要求。分層分析的足夠準確的抽象對于每個應(yīng)用程序都是不同的。靜態(tài)簽核技術(shù)還必須確保遵守旨在進一步降低復(fù)雜性的特定方法規(guī)則。”

最后，EDA 可能不再不受出口限制。Ansys 的 Swinnen 表示：“對中國正在實施新的限制，這可能會影響任何可用于實現(xiàn)先進半導(dǎo)體的工具，包括 EDA 工具。” “這意味著中國將嘗試發(fā)展其本土制造，以及本土 EDA 來推動這一進程。這可能會擾亂市場，因為目前它完全由美國公司主導(dǎo)。如果中國真的非常重視開發(fā)自己的 EDA 工具，他們可能會嘗試在全球市場上競爭。”