工程仿真创新芯片蓝图

作者:《ANSYS Dimensions》员工

半导体芯片外形虽小巧但功能强大,从无人驾驶和自导火箭到5G设备和加密货币,帮助您实现所有想象到的未来技术走向成功。而为每个应用设计定制功能的芯片是一项颇具挑战的任务,还要适应越来越小的封装这就变得更为复杂,这便是INVECAS的开端。这家总部在印度的初创公司,仅用了4年时间,就在设计高级IP和ASIC领域成为全球领导者。近日,该公司工程副总裁Srinivasa Gutta与《Dimensions》就企业面临的挑战和机遇进行了对话。

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blueprint for success

Srinivasa Gutta, Vice President of Engineering, INVECAS

DIMENSIONS:您能介绍下当今半导体工程领域的大趋势是什么这些大趋势将如何影响INVECAS?

SRINIVASA GUTTA::当然,最大的趋势是需要研发更具创新性、高度定制化的半导体芯片,以满足客户的特定需求。这些被称作专用集成电路(ASIC),并且随着消费品的智能化和复杂化程度越来越高,市场对ASIC的需求急剧增加。

说到现代汽车,就会发现许多系统技术必须无缝协作,从制动和安全气囊部署等任务关键型功能到娱乐、导航及舒适系统,自动驾驶的复杂性更高。所有这些多样化功能都是由半导体芯片提供的,包括传感、信号和通信。每个芯片都必须在其独自运行以及作为更大系统的一部分时达到最佳性能。

2014年,一支半导体专家团队为满足市场需求,创办了INVECAS。我们研发了一系列知识产权(IP),包括提供特定功能的高度定制化芯片设计,我们与芯片制造厂合作,为设计注入活力。这些密切的合作关系确保我们的IP在独立运行甚至作为更大系统的组成部分时都能达到理想性能。

一个相关的趋势是对设计周期加速的需求。如果我们回到自动驾驶汽车的案例,每个汽车制造商都竞相争取在竞争对手前发布新的自动驾驶汽车。这对INVECAS带来巨大压力,这要求快速研发出标准IP和新的芯片蓝图。同时,我们的IP必须经过严格的测试和认证,以满足极高的标准和要求。

在我们大量投资原型制作和测试前,仿真能帮助我们高度确信IP和芯片设计将按照预期运行。

AD:INVECAS如何平衡设计速度与产品应用的任务关键型特性?

SG:公司创建之初,我们就依靠工程仿真来验证IP设计在最初阶段的性能。我们曾在一个5,000平方英尺的物理测试设备上投资500万美元,但我们需要战略性地去利用这一资源。在我们大量投资原型制作和测试前,仿真能帮助我们高度确信IP和芯片设计将按照预期运行。

ANSYS仿真解决方案帮助我们在精确的逻辑设计(提供所需功能)和最佳物理设计(尺寸、热足迹及其它特性)之间取得平衡。这样我们的工程师便可以在优化功率、性能和区域之间进行更优的权衡,这三大要素是我们重要的衡量指标。我们的设计从客户规范开始,在连续的环路中产生。例如,IP必须以3.6 GHz频率运行,或者以每秒16GB速度传输数据。我们对这些操作参数进行仿真,跟踪关键性能指标,并开展迭代仿真,从而优化IP设计。

半导体业务的不同之处在于,当我们将原理图或图形数据系统(GDS)移交给制造部门时,闭环仿真流程并没有结束。此外,INVECAS的合作制造商也使用仿真平台ANSYS Redhawk,该平台便于我们来回传输设计和原型。

设计、仿真和制造三大流程无缝衔接,不仅让客户对我们的知识产权充满信心,还能加速设计和制造周期。仿真制造过程这一理念在其它行业也越来越流行,该方法始终是半导体行业的基础,它能确保对每个阶段的性能进行验证。

AD:短短4年时间,INVECAS在全球的员工就已增加至1,300名。你们成功的秘诀是什么呢?

SG:工程卓越至关重要,因为我们开发的知识产权必须优于竞争对手的方案。公司95%的员工是工程师。我们努力聘请合适的人才,并组建了一支相互协作、充满活力的团队,团队成员对研发前沿设计充满激情。自公司成立以来,INVECAS就一直专注于构建合适的公司基础架构,从而吸引优质人才并为他们提供同类最佳的技术工具。

与ANSYS合作就是一个很好的例子。从一开始我们就认定ANSYS Redhawk是极佳的仿真平台,可用于我们要完成的各类复杂建模。如今,公司50%的仿真工程师使用ANSYS软件来执行极具挑战的任务,例如,功率建模以及模拟和混合信号环境的设计。这些都不是简单的仿真,我们一直对ANSYS软件的功能和精准度印象深刻。ANSYS仿真绝对是我们每一个设计的基础。

除了软件质量之外,INVECAS作为一家初创公司,ANSYS不只是软件供应商,而且还是真正的合作伙伴,这对INVECAS来说非常重要。ANSYS团队帮助我们开展人员培训,定义新的工作流程,创建新电源模型并对我们不断变化的仿真需求进行评估。ANSYS相信我们会取得成功,这在一开始我们就已经感受到。

每个人都押注5G将在不久的将来成为通信的骨干。

Semiconductor chip design

AD:展望未来,半导体行业的前景如何?INVECAS是如何为未来做准备的?

SG:每个人都坚定的认为,5G将很快成为通信行业的支柱。虽然这一转型将由苹果、三星这类家喻户晓的大公司推动,但产生的影响将会波及电子行业的每个人,这包括半导体设计人员和制造商。INVECAS需要设计新的ASIC及其它知识产权,满足一套全新的操作参数,为5G提供支持。

汽车的持续电气化和自动化是我们密切关注的另一大趋势。由于汽车越来越像数据中心,不断收集、分析并反馈信息,因此我们还需要设计与众不同的芯片,这些芯片不仅需要在越来越小的封装中提供更多功能,而且还要在恶劣、不可预测的环境中可靠地运行。此外,由于汽车的使用寿命相对较长,所以我们还需要考虑到芯片设计的老化问题,当前我们正通过利用仿真再现老化问题所带来的影响,并且还需对此加大努力。最终我们可能会考虑利用数字孪生来捕获现实数据,并实时了解老化过程。

最后,机器学习和人工智能也是我们正在关注的另一大趋势,这一趋势令人振奋。随着产品变得更加智能化,并且能够获得知识,没有人知道这对我们所知的世界会产生什么影响。INVECAS正在研究如何实现半导体技术和新一代IP,这将为人工智能奠定基础。没人知道“全新的世界”是什么样子,但有一点可以确定的是:芯片设计将在实现这一目标中发挥根基作用。

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