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芯片设计从业者的困境:时间不够,出路在哪儿?

时间:2021-10-09 16:35:57 作者:黄烨锋 阅读:
50%的芯片开发者认为,自己工作中面对最大的问题,是项目无法如期交付。时间是开发者最大的挑战”,而且需求侧提出的要求还越来越高。
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新思科技全球资深副总裁兼中国董事长葛群在今年的新思科技开发者大会上,给出了一些比较有趣的数据,是关乎芯片设计从业人员的。今年Synopsys所做的行业问卷调查显示,80%左右的人认为“自己所处行业是整个社会中最具爆发力、最精彩的行业”。这本身也符合行业发展的大趋势,即社会生活数字化转型背景下,对电子科技越来越强烈的需求。

这一点由从业者的收入变化也能看得出来,“平均年收入30万的从业者,从去年的34%提升到今年的46%。”葛群说,相关“越先进工艺,开发者收入越高。7nm工艺以下的开发者,有超过30%的人收入达到50万以上。”更早工艺相关的开发者收入区间也逐渐发生如下图的变化。

其中“收入相对较高的岗位是做系统架构的——但他们年资也比较久,超过10-15年。版图和模拟设计、电路仿真和测试的工资水平则相对低一些,超过20万年收入人群占40%以上。”这个数据是基于Synopsys“创芯说”调研收回的4000+份问卷。

另外具体到从业者认为最热门的赛道和领域,“根据去年市场表现和投资市场投入情况来看,6个细分赛道是创业者或资深从业者择业最多的方向。”包括了汽车MCU、GPU、自动驾驶、WiFi 5/6、DPU、AIoT。其中的大部分也符合我们的预期,虽然其中DPU的发展速度似乎有些略微超出我们的想象。这些是为“初创企业对开发者吸引力提升新的赛道涌现”,可为从业者的方向选择提供一些参考。

这项统计的另一个问题,也是今年新思科技行业大会谈论的主题。即50%的开发者认为,自己工作中面对最大的问题,是项目无法如期交付。“时间是开发者最大的挑战”,而且需求侧提出的要求还越来越高。葛群说:“很多新的挑战让开发者觉得时间不够用,他们只能牺牲自己的爱好,或者把陪家人的时间放在工作上。”也就引出了Synopsys在其中扮演的角色,是通过“技术演进和更好的工具,帮助解决时间的挑战”。

前不久在Synopsys上海杨浦区新办公楼揭秘仪式上,葛群其实就是提到了“美图秀秀”的比方。他提到15年前,修图需要找专业的人用Photoshop来完成,而如今每个人都能用美图秀秀做各种图片美化。“芯片设计的门槛很高”,“我想EDA未来的角色,很重要的一个改变就是让芯片设计的门槛降低,让更多的人参与到芯片设计中来。”就像美图秀秀相对PS那样。

这对满足行业及人才需求自然是一方面,而从现有从业者的角度来看,也是简化芯片设计流程、减少开发者的“时间挑战”的另一种表达方式。

新的芯片设计范式SysMoore

葛群此前在答记者问时说,Synopsys在后摩尔时代希望达成两个方面的发展。“一方面是解决对于不同工艺,尤其是硅工艺的建模和抽象,使得人类能更好地控制不同工艺,尤其是先进工艺。另一方面,能让更多的人参与到芯片设计中来,满足人类不断发展的需要。”

这两个方面的“发展”大概已经高度抽象了当代EDA厂商的角色定位。而达成这两者的难度在这个时代可能都很不简单。

“后摩尔时代”的一大主题就是当器件尺寸微缩为表征的摩尔定律陷入停滞,不同层级的市场参与者都应该做些什么,来继续满足应用对于芯片算力和效率的夸张需求。这个议题此前我们过去1年也做了不少探讨。今年Synopsys也反复在强调,作为EDA厂商的Synopsys应当从系统层面来考虑问题,从硅、器件、芯片,到系统、软件和服务,做更全方位的投入,促成名为“SysMoore”的新的芯片设计范式。

新思科技首席运营官Sassine Ghazi在开发者大会的主题演讲中说:“摩尔定律并未终结,但发展速度已经减缓。我们和行业应该怎么做才能继续提供复杂系统和解决方案,应对正在放缓的摩尔定律。我们开始从系统层面寻找答案。系统层面,复杂性已经远远不止在规模方面,而是发展为系统复杂性。我们称之为SysMoore,是系统复杂性和摩尔定律复杂性的结合体。”

此前的文章,我们已经对SysMoore作了比较系统的解释。除了器件尺寸微缩还在持续推进,以及先进封装技术实现多die堆叠、专用单元的架构革新实现效率快速进步等人所共知的部分,这次Ghazi对此也对SysMoore做了简单的总结,对照上面这张图从左到右,我们再来回顾一下:

在硅(Silicon)层面,“过去需要2-3个季度,才能在工艺和物理之间优化成PDK”,“我们有非常过硬的技术实现工艺与器件建模并完成虚拟PDK,“DTCO即设计技术协同优化,已成为硅片层面创新的重要工具”。器件(Device)层面,“新思提供SPICE技术;我们还努力创建了库协同优化(Library Co-opt),实现器件和芯片(Chip)层面之间的协同优化。”

“现在我们拥有了融合(Fusion)EDA,融合了从RTL到GDS,以及丰富的接口和基础IP产品组合。”Ghazi说,“同时DSO设计空间优化很重要——DSO.ai是业界首个自主AI系统,可允许开发者使用人工智能来开发芯片。AI能够加快设计、提高效率。同时该应用程序可协助实现芯片的最佳PPA。”

“进一步到系统(System)层面,我们在软硬件原型设计技术方面处于领先地位。开发者可以在硬件可用之前跑软件。”“在硬件可用之前,尽早发现错误和漏洞。可以通过传统的方法来检验软件,与在硬件上运行软件的效果一致。”

“软件(Software)层面,新思科技大约在六年前就做了重大投资”...“为我们的用户提供软件安全和质量保障。”这和我们此前探讨Synopsys的Software Integrity(SIG)业务应该是相关的了。

“这一切都需要主动的思维模式,思考如何管理硅片和软件之间数据如何提供,数据分析、人工智能/机器学习应该贯穿从硅、器件、芯片,到系统和软件的每个环节;如何建立基础设施或支柱,让所有这些云上的人工智能应用建立数据连续性(data continuum)。”

所以有了上面这张图中右边的服务(Service)部分。现在许多系统级企业(如阿里云、微软、亚马逊、特斯拉等)普遍开始自己设计芯片,寻求差异化。这些“系统级公司的目标不是成为芯片专业公司”,Ghazi表示,“我们真正要考虑的是,如何为这样的连续体提供服务。”“我们提供的服务涵盖从芯片设计规格,到组件实现的所有环节,以及软件安全相关的服务。”

事实上,系统级企业开始自己设计芯片,对于Synopsys这个角色的企业而言是巨大的机遇。EDA厂商此刻也算是站在了风口上。所以以上每个环节的充实,是实现业绩突飞猛进的基石。而如葛群所说,真正降低芯片设计的门槛,也是进一步推进这一市场趋势的关键。

“帮助开发者解决时间挑战”

SysMoore是个大框架——对此的宣传其实也格外符合Synopsys今年在说的开发者遭遇时间方面的挑战。尤其“开发者”现在还扩展到了系统级企业。用葛群的话来说,是“帮助开发者在解决芯片挑战之余,如何更好地做到生活工作平衡;安居乐业的同时,提高自己的收入”。

SysMoore是“从更高维度逻辑范式帮助开发者解决各种挑战”,即此前Synopsys就在提的提高1000倍的芯片设计效率。葛群谈了其中一些更具体的组成部分,来真正实现芯片设计效率的提升,以及解决“时间挑战”。

新思科技全球资深副总裁兼中国董事长 葛群

比如说,“工艺问题,是当今从原子、量子级别,分析半导体器件模型准确度的重要考量——这是自动化最基石的部分。”葛群说,“我们从最初的一千多个原子,做到上万原子建模、分析、计算,帮助芯片开发者解决下一代器件研发问题。这是一个新的职业赛道。”“从最底层分析未来器件、三维器件、二维材料等做进一步发展,让摩尔定律得以延续。这个产品叫QuantumATK。”

随后葛群谈到了Fusion Compiler:“全球超过80%的开发者在使用Fusion Compiler。它能够充分解决3nm甚至更先进工艺的芯片设计。”“尤其刚才提到7nm以下,达到50万以上收入的开发者超过了30%。”“我们期望明年更多人能通过使用Fusion Compiler来提高整体行业工资水平。”

“再来谈谈3DIC Compiler。3DIC Compiler能够协助2.5D/3D设计。AMD的服务器芯片就充分证明了3DIC Compiler是未来达成SysMoore很重要的途径。”“在一个封装内,把不同结构的芯片封装到一起。比如三星就利用我们的3DIC Compiler,将8个HBM和1个5nm芯片封装到了一起,达成最强的性能。”这个说的应该是当代GPU与AI芯片类型的产品了,“我们去年推出的3DIC Compiler能够让开发者在早期阶段,对不同结构、不同工艺的芯片做分析计算。原来需要几个月的时间,现在3个小时就可以对包含8个HBM(die)与1颗5nm的芯片(die)的异构芯片做仿真和集成。”

除此之外,葛群还特别介绍了DSO.ai。“DSO.ai能够将AI与EDA技术结合,像一个超级外挂,帮助团队提升效率。原来3个月的时间能够优化到3天,极大缩短设计周期。”葛群说,“早一点把老板要求的任务完成,就有更多的时间陪伴家人,有自己的爱好,甚至更快升职加薪。”——这说法也算是扣题了。

还有SLM硅芯片生命管理——“这个芯片方法学和工具,能够以较低的成本在芯片中集成传感器,确保在芯片生产制造之后,和终端产品使用过程中,不断测试芯片工作的实况功能、功耗、性能、稳定性、安全数据等,再通过云端回传给芯片供应商,使得芯片真实情况通过数字的方式得到分析和收集。”“未来开发者的改进不是来自老板一拍脑袋的想法,而是来自真实数据。开发者不用无谓猜测客户使用情况做很多无用功。”

另外还有软硬件产品开发,“软硬件协同设计和安全是未来极为重要的赛道。”“尽快对硬件行为和软件工程师进行交互,让系统开发者知道目的和修改点,将会成为新的职业赛道或工种。”其中自然也包括必须解决软件安全问题,这种协同就显得尤为必要。

更快、更高、更强、更团结

新思科技总裁兼联席首席执行官陈志宽博士在大会开场时说,奥运会格言“更快、更高、更强”已经很多年了,“今年6月,这个格言变为‘更快、更高、更强、更团结’”。将其放在如今的集成电路行业发展上来看也恰到好处。“更快”“更强”自不必多说,而且社会数字化转型、AI、汽车电子化、5G等热门应用都必将推动行业更快地向更强的方向发展。

而“‘更高’体现在两个方向。首先是芯片在3DIC方面的创新,新思的3DIC Compiler和其他很多实现物理互联必要的工具即是其中组成部分。另一方面,‘更高’体现在系统级别的变化,设计芯片需要考虑多个层次。”前文也都是在谈这方面的内容。

在“更团结”的问题上,“我们必须一起变得更强大,这关乎整个生态系统。”陈志宽博士说,“整个生态系统正在改变,由于技术挑战的存在,也由于整个供应链从紧密耦合变得更宽松,这些需要我们整个行业深思熟虑,这对于生态系统意味着什么。”如今设计芯片更需要考虑不同层次的问题。“随着数字化转型和人工智能的到来,我们需要建立新的联盟,贯穿整个生态系统。不仅是半导体行业,还包括制造业、电信,以及医疗和影响深远的农业。”“很多问题需要大家合作解决。”

从这个总结来观察系统级企业开始自己设计芯片,就是从更高维度来看芯片设计问题,从硅到系统,从芯片到软件,从系统层级到基础设施,甚至具体的应用;也是这个时代需要转变芯片设计思路的体现。

图集:2021新思科技开发者大会上展示的历史博物馆,雅达利的游戏机、BP机、386处理器你都认得吗?

责编:Luffy Liu

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黄烨锋
欧阳洋葱,编辑、上海记者,专注成像、移动与半导体,热爱理论技术研究。
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