ВЫБОР РЕДАКЦИИ

Рост значения Git и OSLC в управлении интеллектуальной собственностью

PlayNitride и партнеры ускоряют разработку дисплеев MicroLED

Современное состояние китайской микроэлектроники

По материалам 23-й конференции Международного совета по полупроводниковым приборам

Перспективы рынка СФ‑блоков до 2027 г.

Преимущества и недостатки чиплетов

О важности понимания всех аспектов проектирования

Использование цифровых двойников в микроэлектронике

Перспективы развития чиплетов

Некоторые проблемы проектирования ASIC

Взгляд изнутри: Китаю желательно использовать подход «больше, чем Мур»

Xilinx пытается облегчить программирование FPGA

GlobalFoundries и стимулирование производственной базы микроэлектроники в США

Разработка новых классов 2,5D- и 3D-модулей и методик корпусирования

Концепция «Больше, чем Мур»: проверка в реальных условиях

К вопросам интеллектуальной собственности в области внутрикристальных межсоединений

К вопросам интеллектуальной собственности в области внутрикристальных межсоединений

Выпуск 13(6687) от 04 июля 2019 г.
РУБРИКА: ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МИКРО И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Современные изделия микроэлектроники очень сложны, кроме того, требования к ним быстро меняются, что обусловливает значительные трудности при проектировании новых ИС. Выходом, обеспечивающим реализацию новых проектов по созданию ИС, является лицензирование уже существующей интеллектуальной собственности.

Рынок интеллектуальной собственности в области межсоединений в последние годы характеризуется большим числом сделок слияний и поглощений. Наибольший резонанс вызвали поглощение корпорацией Intel фирмы NetSpeed и покупка корпорацией Facebook компании Sonics. Что происходит? Почему многие фирмы именно сейчас осознали критическую важность интеллектуальной собственности в области межсоединений? Являются ли межсоединения одним из ключевых факторов обеспечения производительности «систем-на-кристалле» (SoC) фирм, реализующих одновременно несколько проектов их создания? Являются ли сделки слияний и поглощений способом избежать дорогостоящих операций по самостоятельной разработке межсоединений?

При принятии решения о поглощении или приобретении одной фирмы другой в первую очередь оценивается перспективность технологий покупаемой фирмы – ​от многократного координатного соединителя до полнофункциональной архитектуры «сети-на-кристалле» (network-on-chip, NoC) для перспективных «систем-на-кристалле» (system-on-crystal). Важные факторы при поглощении другой фирмы – ​квалификация ее специалистов, объем и значимость разработок, бюджет разработок и степень готовности технологий.

Приложения SoC характеризуются быстро меняющимися требованиями, которые обычно реализуются через межсоединения. При этом не всегда выгодно самостоятельно разрабатывать межсоединения – ​это может привести к неконтролируемому росту расходов. Как правило, нет экономического смысла проектировать по одной микросхеме в год, поэтому значительное число проектных групп использует платформенный подход, в рамках которого одна конструкция адаптируется под несколько рынков и вариантов использования, что позволяет быстро налаживать производство требуемых ИС. Межсоединения – ​один из ключевых элементов создания производных полупроводниковых приборов. С другой стороны, отсутствие интеллектуальной собственности на межсоединения мирового уровня может замедлить возможность адаптации ИС к новым требованиям и серьезно ограничить возможности реагирования фирмы на меняющуюся конъюнктуру рынка.

Еще одна важная вещь, которую следует учитывать, заключается в том, что собственно создание межсоединений – ​очень сложная задача. Действительно, в процессе их создания необходимо учитывать все параметры мощности, времени ожидания, пропускной способности, каналов передачи данных, а также параметры безопасности, которые необходимо оптимизировать. Также для создания интеллектуальной собственности в области межсоединений необходим значительный инженерный опыт. Разработку межсоединений можно рассматривать как командный вид спорта, требующий объединения знаний и умений в области архитектуры, аппаратного и программного обеспечения, верификации и контроля качества. Суть заключается в создании настраиваемого интеллектуального продукта в области межсоединений, в достаточной мере масштабируемого для любой «системы-на-кристалле» (см. рисунок).

Если же фирме требуется создать свою интеллектуальную собственность в области межсоединений, необходимо сначала определить, что потребуется для подобной разработки. Технология NoC использует пакетированный подход, что позволяет снизить использование проводов, уменьшить размеры кристалла ИС и сократить потребляемую мощность. Проектирование NoC предус-матривает размещение пакетов в нужном месте и в нужное время. Для этого необходимо задействовать как минимум трех экспертов. Специалист по сетям нужен для разделения пакетов, каналов и обеспечения необходимого качества обслуживания. Также потребуется специалист в области проектирования полупроводниковых приборов, верификации и языка описания аппаратного обеспечения (языка HDL) для проектирования до уровня затвора. Наконец, необходим эксперт в области программного обес-печения, который задействует средства конфигурирования, обеспечивающие необходимый уровень информированности и автоматизации. Качество интеллектуальной собственности на межсоединения крайне важно, так как ошибки в соединениях могут привести к задержкам реализации проекта создания новой ИС или даже к срыву проекта. Таким образом, эффективность и качественность процессов по формированию интеллектуальной собственности на межсоединения представляют собой ключевые факторы успешности реализации процесса.

На рынке интеллектуальной собственности на межсоединения присутствует достаточно большое число блоковых разработок, поэтому создавать полностью самостоятельный фирменный проект не обязательно. Наоборот, на основе уже имеющихся решений можно достаточно быстро создать требующийся разработчику продукт.

На самом деле для разработки NoC требуется до 30–50 инженеров, причем подобная команда, возможно, окажется слабой в одной из трех ключевых областей. Если сроки выпуска новой разработки не критичны, то в конце концов она дойдет до рынка. Ключевой фактор – ​финансирование: команды разработчиков часто испытывают нехватку ресурсов, поскольку вынуждены проектировать заказные межсоединения для конкретных SoC-проектов, а не широкие долгосрочные решения.

Современный рынок микросхем меняется быстрее, чем разработчики адаптируются к изменениям. Как только реализуется проект по созданию одной NoC, появляются новые требования к производительности, пропускной способности, согласованности кэша, времени ожидания и т. д. К тому времени, когда команда разработчиков достигает планового результата и решает перейти к лицензированию интеллектуальной собственности на межсоединения, рыночные возможности созданных ИС могут исчезнуть – ​конкуренция очень жесткая. Самое большое опасение разработчиков – ​что случится с их рабочими местами, если нанявшая их фирма решит лицензировать интеллектуальную собственность?


О ПРЕИМУЩЕСТВАХ ПОДХОДА НА ОСНОВЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

Одним из примеров преимущества подхода, основанного на использовании создаваемой интеллектуальной собственности, может служить фирма Arteris. До того как она начала использовать данный подход, специалисты фирмы создавали только четыре проекта SoC в год. Причина в том, что разработчикам требовалось более месяца для реализации любых изменений в межсоединениях, созданных внутрифирменной группой по разработке шин. При этом, как только была освоена коммерческая интеллектуальная собственность на межсоединения, специалистам фирмы Arteris удалось довести число реализуемых проектов по созданию новых ИС до 20 в год, что позволило перейти к более экономичным поставкам с учетом сегмента рынка, обрести дополнительный выигрыш в плане совершенствования конструкций и перехода на более приемлемые для потребителей цены. Отраслевые специалисты, наблюдавшие за работами фирмы Arteris, отмечают следующее: внутренняя команда создавала «оптимизированные» межсоединения для конкретных клиентов в течение почти десятилетия. В то же время созданное на основе интеллектуальной собственности коммерческое решение превзошло «оптимизированные» решения почти во всех аспектах, что позволило уменьшить площадь кристалла ИС. Общая экономия в пересчете на кристалл ИС достигает 30 центов – ​с учетом объемов промышленного выпуска становится возможным сэкономить миллионы долларов.

В последнее время идет активное освоение новых технологий, появляются новые решения. Все это делает коммерчески доступную интеллектуальную собственность в сфере NoC даже более важным фактором, чем ранее. Особенно справедливо подобное утверждение по отношению к двум быстро развивающимся рынкам: автомобильной электронике и средствам машинного обучения и искусственного интеллекта. Для автомобильной электроники внутрикристальное межсоединение – ​уникальное средство обеспечения соответствия требованиям функциональной безопасности стандарта ISO 26262, поскольку оно «видит» весь поток данных, проходящих через кристалл, и может отмечать (а иногда даже исправлять) ошибки еще до того, как они станут сбоями, воздействующими на безопасность системы. Для ИС машинного обучения, искусственного интеллекта и соответствующих подсистем основная проблема – ​алгоритмы нейронной сети и то, как проектные группы реализуют пользовательские элементы обработки для аппаратного ускорения математических операций этих алгоритмов. Но реальные проблемы начинаются позже, при обработке потоков данных. Внутрикристальные межсоединения – ​наиболее важные элементы интеллектуальной собственности, так как они отвечают за оптимизацию потоков данных между обрабатывающими элементами машинного обучения и искусственного интеллекта, схемами и устройствами памяти и периферийными элементами.

Изменения на рынке «систем-на-кристалле» для автомобильной электроники и средств машинного обучения и искусственного интеллекта способствуют ускорению технологических инноваций в области внутрикристальных межсоединений, важность которых взрывообразно растет. Надо отметить, что темпы изменений слишком быстры для любой отдельной полупроводниковой фирмы. Выход – ​в использовании знаний и опыта разработчиков, специализирующихся на интеллектуальной собственности в области технологий межсоединений. Лицензирование подобной интеллектуальной собственности, как можно более современной, – ​лучший способ ускорения инновационного процесса.

 

Shuler Kurt. SoC Interconnect: Don’t DIY! EE Times, June 12, 2019: https://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1334810


ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Выпуск 22(6746) от 11 ноября 2021 г. г.
Выпуск 16(6740) от 19 августа 2021 г. г.
Выпуск 13(6737) от 08 июля 2021 г. г.