2023年将改变电子设计的3项关键技术

对电子行业来说，2022年是重要的一年。从人工智能的持续发展(包括终端设备和芯片设计本身)到更多云设计方法的出现，我们看到的创新水平令人印象深刻。这是必要的，因为我们经历了半导体变得多么复杂，工程师们努力满足日益具有挑战性的任务，优化功率、性能和面积(PPA)在多达数万亿晶体管的芯片中。

除了系统和规模的复杂性之外，还暴露了其他各种挑战，从产品需求的周期性波动到工程人才的萎缩，再到所有这些能源消耗对我们星球的影响越来越大。在这种背景下，2023年这个日益重要的行业会发生什么?

几十年来，我们已经看到了工程学的创造力如何坚持扩展摩尔定律，并从单个芯片中提取更多的计算能力——尽管有物理的限制。创造自动驾驶汽车和先进机器人等产品。在我们面前，我们看到市场要求芯片技术提供更复杂的功能，为我们的世界提供动力。

在2023年，我们可以期待看到这些趋势继续展开，一些新兴技术将进一步塑造行业。继续往下读，了解即将改变电子设计的三种关键技术。

1.硅生命周期管理已准备好成为主流

从科学到金融，大数据分析已经在多个行业取得了进展。现在，芯片行业是时候将从设备生命周期的每个阶段收集的大量信息转化为可操作的见解了。高性能计算(HPC)和汽车等细分市场的设计团队都非常精通硅生命周期管理．在高性能计算领域，SLM技术帮助数据中心服务器soc的设计人员满足服务水平协议正常运行时间在某个时间段内，99.99%(四个9)或99.999%(五个9)的可用性被认为是合理的．对于汽车设计人员来说，SLM技术可以持续评估老化和退化等因素，从而为维护和更换车载电子系统提供更具预测性的方法。然而，考虑到许多其他市场领域对关键任务应用程序的可靠性、可用性和可服务性(RAS)的日益强调，SLM将在来年得到更广泛的应用。

由于工艺的可变性(特别是在高级节点)，以及环境和老化的影响，硅设计承受着巨大的压力。与此同时，他们被期望在更高的水平上表现，在汽车等情况下，持续更长的时间。

SLM提供了在设计、生产、系统引入和现场实时监控和分析半导体器件的机制。片上传感器和监控器持续收集数据，将其发送到云端支持人工智能的分析引擎，以便在硅生命周期的每个阶段进行优化。预测性和规范性分析可以为设计过程带来更高的效率，同时提高设计本身的质量。

2.云技术的使用将变得更加本地集成

在2022年，我们看到了在云中设计和验证半导体设备的新方法。灵活的，按使用付费的解决方案按需访问电子设计自动化(EDA)工具(软件即服务(SaaS)模式或自建云模式)简化了软件许可，允许在任何规模下使用任何工具，并让设计师自由地让他们的设计决定他们将如何使用设计和验证工具。进一步扩展SaaS方法，为模拟电路设计，数字设计,验证在需要工具时，提供按需、易于访问和可伸缩的工具访问。

虽然各种行业长期以来都在使用云技术，但半导体行业现在正在转向云，利用其弹性、灵活性和可伸缩性来更好、更快和更便宜地设计芯片。云解决方案还有助于使用数字双胞胎的实时数据设计下一代系统。虚拟模型或克隆数字双允许工程师根据从现场传感器收集的输入进行调整、适应和优化，并通过云传输到实验室的处理系统。

云计算是否会成为半导体设计的主流不再是问题，而是时间问题——2023年似乎是更广泛采用的拐点。特别是SaaS云解决方案，使it预算有限的公司在需要时支付EDA资源变得非常可行。作为回应，我们可以期待业界推出更多基于云的协作设计和验证工具。

3.多模系统将得到更广泛的应用

通过将异构芯片集成到单个封装中，多芯片架构可以在单片soc无法实现的规模上提供性能、功率、成本和收益。虽然在半导体领域并不新鲜，但多芯片系统看起来将在2023年迎来大年。围绕多芯片架构的生态系统正在快速成熟，减少了之前的进入壁垒，并为更广泛的采用铺平了道路。全面、统一和成熟的工具正在简化多晶圆系统的设计、验证、测试、验证和硅生命周期管理。标准化的IP，实现健壮、安全的模对模连接，降低集成风险，同时加速标准的采用。晶圆代工厂以及外包半导体组装和测试(OSAT)供应商提供先进的封装、生态系统联盟和多芯片系统流程等产品。像这样的标准通用芯片互连快车(UCIe)该公司为die-to-die接口提供了一个完整的堆栈，使其更容易将不同的组件组合在一起，同时满足积极的带宽、延迟和能源效率要求。所有这些发展的融合预示着多模模具进入主流。

多晶圆系统设计的扩展可能引发向多晶圆代工策略的转变，因为设计团队可以选择，例如，在他们的系统中，使用高级节点作为核心，使用较老的工艺节点作为外围设备。我们在2022年看到的供应链挑战也促使芯片设计人员考虑多代工战略，以获得更大的可预测性。

与多晶圆相关的是半导体技术的下一个前沿:硅光子学。利用光的能量来传输和处理数据，光子集成电路可以集成到多芯片系统中，以提供节能的带宽扩展。随着多晶片系统变得更加稳固，光子集成电路也可能出现提升。

填补工程人才管道

工程师从来都不是那种在挑战面前退缩的人。正如我们在过去几年所经历的，并将在2023年再次看到的，他们的聪明才智将继续引领强大的芯片，能够承担最苛刻的计算工作负载。投资人才是必须的，项目如Synopsys学术研究联盟(SARA)为学生、教育工作者、研究人员和企业家提供教育机会、先进技术和协作支持，可以帮助培养下一代工程师。

随着新技术挑战的出现，Synopsys已准备好帮助设计团队实现他们的硅目标，无论他们是设计单片、节能soc、2.5/3D多模系统，还是介于两者之间的产品。我们的完整堆栈便于设计、验证、测试、制造、硅生命周期管理和软件安全。

虽然没有人能真正预测未来，但我们可以看到可能影响来年的趋势和模式。人工智能和大数据分析在我们的日常生活中(甚至在芯片设计中)变得越来越普遍，而汽车也被注入了更高水平的智能。超级规模企业对芯片的要求越来越高，以解决疫苗研发、电网级储能和全球饥饿等巨大问题——通过这样做，他们正在塑造芯片行业本身。多模系统正在迅速成为摩尔定律放缓的答案，这些架构带来了更大的机会来交付我们数据驱动的、带宽饥渴的世界所需要的东西。

这是电子行业的变革时期，因为我们看到芯片在应对世界上一些最大挑战的创新中发挥着关键作用。预计将在2023年产生重大影响的三大关键技术——硅生命周期管理、云和多芯片系统——将推动世界朝着更智能、更公平的方向发展。

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