汽車、人工智能（AI）、數(shù)據(jù)處理和智能終端等領(lǐng)域?qū)Π雽?dǎo)體芯片的強勁需求不斷加速半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，預(yù)計到2030年將激增至8085億美元。 ，普華永道預(yù)測，2022年僅AI相關(guān)的半導(dǎo)體市場收入就將增長到300億美元以上，年增長率高達50%。

與此同時，半導(dǎo)體芯片變得更小、更快、更強大，并且在靈活性和功能性方面有了顯著提高。然而，隨著設(shè)計變得越來越復(fù)雜，對驗證能力和下一代驗證技術(shù)的需求也越來越大。依賴于完全可追溯性和嚴格的文檔流程的功能安全合規(guī)性變得越來越重要。半導(dǎo)體公司越來越多地采用 IP 重用設(shè)計方案來縮短上市時間并遵守法規(guī)。采用更復(fù)雜的方法來促進設(shè)計和重用將改變業(yè)務(wù)并將研發(fā)效率提高至少 20%。 

由于全球供應(yīng)鏈問題以及芯片需求量爆炸式增長，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進入大規(guī)模商業(yè)化，市場競爭持續(xù)加劇。近期，美國正在通過立法激勵半導(dǎo)體芯片制造，進一步促進半導(dǎo)體市場發(fā)展。隨著半導(dǎo)體芯片的應(yīng)用逐漸擴展到更多全新的應(yīng)用領(lǐng)域，這種趨勢在未來幾年仍將持續(xù)。

上市時間壓力和IP有效重用是半導(dǎo)體公司面臨的兩個最重要的問題，并且這些問題密切相關(guān)。雖然IP重用是加快上市時間的有效方法，但企業(yè)需要實施標準的IP重用策略。標準重用策略、流程和支持工具的缺乏嚴重阻礙了芯片設(shè)計生產(chǎn)力的增長。芯片設(shè)計能力正在迅速增加，這一事實使情況更加復(fù)雜。根據(jù)密歇根大學(xué)最近的一項研究，芯片設(shè)計生產(chǎn)力正以每年28%的速度增長，但半導(dǎo)體產(chǎn)能的增長速度更快，年增長率達58%。

這種生產(chǎn)力差距遵循半導(dǎo)體日益商業(yè)化的趨勢，需要企業(yè)在激烈的競爭下保持一定利潤率。而標準的IP重用策略正在成為滿足上市時間需求并縮小設(shè)計能力與設(shè)計生產(chǎn)力之間差距的必要條件。

合規(guī)性與合規(guī)管理

半導(dǎo)體公司越來越需要滿足ISO 26262、ITAR和其他合規(guī)/功能安全標準。這是可以理解的，因為許多推動半導(dǎo)體增長的市場都是面向消費者的應(yīng)用。隨著越來越多的半導(dǎo)體公司供應(yīng)受監(jiān)管的行業(yè)，他們將需要證明其產(chǎn)品能夠滿足安全要求。能夠?qū)崿F(xiàn)自動化、確保芯片設(shè)計可追溯性的設(shè)計和實施工具套件對于滿足嚴格的合規(guī)流程至關(guān)重要。

目前，多數(shù)半導(dǎo)體公司仍然表示正在使用手動流程進行合規(guī)管理，缺乏自動化管理。這種方式僅適用于小規(guī)模管理，而隨著企業(yè)規(guī)模擴大，管理多方面的合規(guī)水平可能變得越來越困難。采用平臺方法來實現(xiàn)合規(guī)性可以為團隊提供整體視圖，從而更容易遵守標準。盡管在這個領(lǐng)域提供自動化的工具很少，但似乎需要圍繞這些標準的合規(guī)性要求進行自動化。平臺方法可用于跟蹤和匯總各種單點工具在其特定應(yīng)用場景的合規(guī)性水平。

嵌入式系統(tǒng)與IP集成

預(yù)計到2027年，全球嵌入式系統(tǒng)市場將增長6.3%，達到1373.1億美元。嵌入式軟件正在成為當(dāng)前許多產(chǎn)品的重要組成部分，越來越多的產(chǎn)品將硬件和軟件相互融合。這將使芯片設(shè)計愈加復(fù)雜，從而需要硬件設(shè)計人員與軟件開發(fā)人員互相協(xié)作。

隨著硬件和軟件之間的界限不斷模糊，企業(yè)將需要以統(tǒng)一明確的方式管理其設(shè)計的生命周期。配置管理對于處理硬件和軟件組件之間的相關(guān)性很重要，它可以為設(shè)計中的組件版本啟用可追溯性和單一事實來源。

在典型芯片中，40%以上的芯片是由定制IC組成的。為了加快復(fù)雜混合信號SoC的設(shè)計，模擬元件重用逐漸越來越普遍。換句話說，越來越多的模擬電路正在集成至SoC當(dāng)中。多數(shù)企業(yè)表示，芯片設(shè)計越來越需要集成新的或現(xiàn)有的IP。這有力地表明了基于IP組件的設(shè)計在當(dāng)今半導(dǎo)體行業(yè)中的重要性。重用IP組件可以幫助團隊花費更少的時間進行集成。全面的IP生命周期管理可以為設(shè)計人員提供查找、鑒定和集成IP的優(yōu)質(zhì)平臺，從而簡化IP集成及芯片設(shè)計。

此外，2.5D設(shè)計的應(yīng)用規(guī)模逐漸呈上升趨勢。很多企業(yè)表示已經(jīng)應(yīng)用或正在考慮為其產(chǎn)品采納2.5D設(shè)計。隨著摩爾定律放緩，為了保持SoC集成水平，2.5D設(shè)計漸漸成為市場發(fā)展的趨勢。

芯片設(shè)計中的挑戰(zhàn)

芯片設(shè)計變得越來越復(fù)雜，而全球半導(dǎo)體供應(yīng)鏈問題遲遲無法緩解，對于半導(dǎo)體企業(yè)產(chǎn)品上市時間和利潤都造成了一定的沖擊。企業(yè)在試圖保持競爭優(yōu)勢時面臨著無數(shù)障礙。

找到可重復(fù)使用的相關(guān)IP是一項挑戰(zhàn)。目前，半導(dǎo)體公司的做法是重用以前項目中的IP或通過公司IP目錄搜索。雖然這種方法有效，但并不能為手頭項目產(chǎn)生[敏感詞]IP。為了提高設(shè)計生產(chǎn)力，更好地設(shè)計半導(dǎo)體芯片產(chǎn)品，企業(yè)需要尋求一種更標準、數(shù)據(jù)化的方法來實現(xiàn)IP重用。

設(shè)計人員表示，由于尋找合適的IP比較困難，因此為其設(shè)計找到相關(guān)的IP至少需要一天或更長時間。然后，設(shè)計人員需要對IP進行資格認證，并將其納入設(shè)計中。然而，為了滿足日益增長的設(shè)計需求，設(shè)計人員根本無法花費一天甚至更長的時間進行搜索。因此，將設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)中各種資格認證工具的元數(shù)據(jù)載入IP目錄，并對IP進行編目將成為一個發(fā)展方向。該方案有助于組織和加速整合過程，還可用于確定IP的狀態(tài)和質(zhì)量。同時，為了更好地對IP進行分類，團隊需要一個綜合平臺來幫助設(shè)計人員找到IP的狀態(tài)以優(yōu)化搜索過程，持續(xù)促進IP重用，縮短上市時間。

此外，跟蹤和確定IP的質(zhì)量對于可追溯性非常重要。設(shè)計人員通過審查設(shè)計過程中的支持證據(jù)來確定是否滿足要求的過程，并跟蹤整個企業(yè)的各種項目中IP的使用情況。擁有一個確定滿足要求及使用場景的IP平臺可為團隊提供有關(guān)IP健康狀況的信息，有助于更好地應(yīng)用在未來項目中。

受行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者信賴的芯片設(shè)計工具

對于半導(dǎo)體企業(yè)來說，芯片設(shè)計不斷發(fā)展，對用于設(shè)計和開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施工具也有著更高的要求。其中，IP管理、數(shù)據(jù)管理/版本控制、產(chǎn)品生命周期管理（PLM）、需求管理、靜態(tài)代碼分析等都是半導(dǎo)體企業(yè)必不可少的工具鏈軟件。此外，不少企業(yè)還進一步采用了命令行與基于GUI的工具、多供應(yīng)商偏好以及云組織架構(gòu)等芯片設(shè)計工具。

IP管理

盡管越來越多的企業(yè)以IP為核心進行芯片設(shè)計，但使用商業(yè)IP生命周期平臺的采用仍處于早期階段。IP生命周期管理工具為協(xié)作提供了基礎(chǔ)，有助于確保可追溯性并加快上市時間。設(shè)計人員可以查看使用IP的產(chǎn)品并了解錯誤、衍生設(shè)計、回歸狀態(tài)等。這些信息節(jié)約了搜索時間并[敏感詞]地減少了不可預(yù)見的風(fēng)險，同時幫助團隊質(zhì)量、分發(fā)和集成IP。

數(shù)據(jù)管理/版本控制

數(shù)據(jù)管理和版本控制解決方案來自開發(fā)領(lǐng)域。該方案可以追溯到公司早期階段，為IP管理提供了支柱。擁有數(shù)據(jù)管理解決方案可以支持IP的跟蹤，并為工程師提供決策所需的強大元數(shù)據(jù)，有助于全球團隊的協(xié)同協(xié)作。

總結(jié)

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日新月異，日趨旺盛的市場需求為半導(dǎo)體企業(yè)帶來了更多的挑戰(zhàn)，同時也迎來技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新機遇。隨著芯片設(shè)計變得越來越復(fù)雜，技術(shù)團隊需要以更快的速度進行創(chuàng)新迭代。企業(yè)必須按時交付市場需求，并縮小設(shè)計能力與設(shè)計生產(chǎn)力之間的差距。

隨著半導(dǎo)體產(chǎn)品對合規(guī)性或功能安全標準的要求不斷提高，可追溯性成為一項重大挑戰(zhàn)。標準的 IP 重用策略對于充分利用您的 IP 投資非常重要。有效的 IP 管理平臺可幫助設(shè)計人員查找、認證和管理 IP 版本。使用這樣的平臺管理 IP 可以在整個項目中重復(fù)使用，使企業(yè)能夠加快上市時間并保持利潤，而不會犧牲安全性或可追溯性。這項研究表明，使用正確的管理工具，可以[敏感詞]限度地發(fā)揮以 IP 為中心的設(shè)計方法的優(yōu)勢。同時，工具供應(yīng)商也有機會為這些工具開拓潛在的應(yīng)用市場。 

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