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将传感器融合到物联网边缘智能器件设计中

2019年01月09日 11:39:13 来源: 国家IC人才培养平台

2018年12月21日,中央经济工作会议明确了2019年经济工作的7项重点,其中在第二大重点工作中专门提出:“要发挥投资关键作用,加快5G商用步伐,加强人工智能、工业互联网、物联网等新型基础设施建设…”。将5G、物联网等科技领域写入政府经济重点工作中,尤其是促进内需重点工作,实属罕见。

传感器,物联网

在供给侧和需求侧的双重推动下,物联网在中国,将迎来全面发展的成熟阶段。面对新一轮信息科技带来的机遇,越来越多的传统企业开始加大部署物联网,以此驱动产业转型升级,各界积极入局跑马圈地,以此抢夺时代制高点,包括今年BAT三大巨头相继对内部进行了重大调整,全力向物联网挺进,预示物联网黄金时代到来。芯片作为驱动传统终端升级为物联网终端的核心元器件之一,得到业界高度重视,从低复杂度到高性能计算控制芯片,从短距离通信到长距离通信芯片,各种类别芯片大量供应商参与的格局已经形成,传统芯片巨头也将物联网作为未来重要发力领域之一。

根据中国半导体行业协会的最新数据,2018年中国IC设计企业的数量已经达到1698家之多,比2017年1380多家又多出300多家。然而,在这些企业中,大多数的营收规模在一亿元人民币以下,规模相对较小;而十大设计企业的规模虽然在增长,但是毛利率并没有增加。在物联网芯片领域,中国企业的商机在哪里?

陈昇祐老师认为:“在物联网数据中心、网关、边缘三个需求层次中,中国企业在边缘领域商业机会最大;在网关环节有机会,但相对小;在数据中心环节,机会就更小了。”确实,目前全球高端芯片市场几乎被美、欧等先进企业占领,虽然加速研发国产自主芯片一直是政府、企业、科研院所的重点发展方向,近年来也取得了一定的进步,但高端芯片的发展并不是一朝一夕就能快速实现的。立足当下,听取市场声音,找准定位,苦练内功,必有扬眉吐气的那一天!

物联网的应用比较碎片化,这类芯片要求高性能,低功耗,设计周期还要缩短。过去,一个芯片从定义到真正走向市场至少需要18个月,而物联网时代,整个设计周期都将压缩到极致,可以说,赢得时间就赢得市场。因此,基于物联网的实际需求,这类芯片,应用的都是比较成熟的工艺,180nm及以下就可以实现。国内的晶圆厂基本全部都能满足。中国有非常广阔和复杂的应用需求,结合国内实际情况去做应用研发,然后把芯片做出来,国内设计、国内制造,这些都是可以自己去掌握的。这是国内企业的机会,也是国外企业无法去取代的。陈昇祐老师建议中国芯片企业,通过这种方式练好内功,然后再拓展海外市场。

与系统厂商合作,协同发展

对2018年新入局的几家典型跨界者,比如阿里和格力,他们不仅将发展芯片作为重要战略之一,而且先后分别投资设立了珠海零边界集成电路有限公司和平头哥半导体有限公司,陈昇祐老师对此表示非常看好。

物联网时代,物联网芯片和传统芯片设计是完全不一样的,手机、PC都是传统芯片玩家,像MTK等传统半导体企业在主导,物联网是以系统的应用为主导的。而物联网的应用非常的碎片化,比如物流,最懂智慧物流中物联网芯片需求的,应该是顺丰等物流公司,或者像阿里这样的电商公司。这些大的系统商,他们更知道物联网芯片在相应领域的应用需求,需要侦测什么信号、需要传回什么数据,他们最懂系统的实际需求。这方面的应用开发,不是单一的一个芯片公司就能独立完成的,它一定是像阿里这样的公司去牵头做。反过来,对于阿里或者格力来说,他们也很容易用资金去成立这样的芯片设计团队或公司,因为这些物联网芯片应用的都是比较成熟的工艺,它不需要太多重本的投入,尤其不需要在先进的10nm或者7nm工艺上有投入,且EDA软件也相对便宜,设计的方法论也相对成熟。

将传感器融合到物联网边缘智能器件设计

物联网里面涉及到传感器。中国传感器产业正处于蓬勃发展的阶段,物联网的应用也多种多样。在此背景下,如何提升中国传感器厂商的设计能力就变得越来越重要。陈昇祐老师分享说,他目前看到,国内传感器的晶圆厂并没有一个比较好的标准化过程。而通过北美的MEMS资料来看,他们都会有标准化的设计套件。

这套件不光是做文档,关键是可以让客户重复使用这样的文档加上工艺套件包,用同样的工艺去做不一样的器件。它实质上变成一个平台,不是一个代工的角色,大家去使用它时,国内传感器的晶圆厂就可以掌握一定的主导权。以IC设计的方法论来说,物联网的器件,它跟一般IC设计的方法论是不一样的,包括版图的验证、模拟的整合、协同的设计和仿真。例如,创建基于传感器的物联网周边器件会涉及多个设计领域(MEMS、模拟、数字和射频),因此设计复杂度大大增加。同时,这也对EDA软件提出了新的功能需求,需要增加机械、热、射频、封装和嵌入式软件等模块。这些都是标准的方法论,按照这个方法论去设计,去应用在不同的设计上就可以了。

Mentor是目前三大EDA设计公司,在中国与IC公司有密切合作,为这些公司提供优秀的芯片设计和印刷电路板设计等的工具与服务。陈昇祐老师目前所在的IC设计方案部门,重点侧重物联网的碎片化应用和需求的研究。不是去攻克这些比较先进的工艺,比如10nm或者是7nm的工艺,它是去满足这些物联网芯片化的需求。Mentor提供的是一个设计平台,让大家使用这个平台去做设计。Mentor的TannerIC/MEMS系统软件,就是Mentor面向MEMS、模拟IC、模拟/混合信号IC等研发的EDA软件。它可支持单芯片或多芯片技术,即可帮助物联网周边器件实现成功的设计和验证。

摩尔定律可能不再能持续下去,尺寸的缩小也变得越来越难以实现。我们只能从其他方面比如仿真、器件优化、版图优化、封装优化等进行改善。中国有非常强大的制造能力及专业技术,同时现在不断加强设计能力。陈昇祐老师表示,Mentor也非常期待能跟中国的芯片企业有更深度的合作,开发出更多对人类发展有特别意义的应用芯片。

Mentor搭载“芯动力”助力中国芯人才培养

此次采访,完成于“芯动力人才计划第三届集成电路产业紧缺人才创新发展高级研修班暨产业促进交流会”期间。陈昇祐老师代表Mentor,在此次会议上作了精彩的主题演讲发言。据介绍,2018年,Mentor已经连续参加了工业和信息化部人才交流中心“芯动力”人才计划举办的6场技术研讨会。

传感器,物联网

为人才发展营造良好的生态环境,是做好人才工作的治本之策。“芯动力”人才计划犹如一棵大树,国内乃至国际集成电路的专家、院校及投融资机构等资源附着在其繁茂的枝干上,构建出充满活力和富含价值的集成电路产业人文生态环境。围绕南京集成电路主导产业发展需求,截至2018年底,“芯动力”人才计划已举办十数种类型的活动百余次,吸引上百位集成电路产业的国内外专家与全国各地高端人才、集成电路从业人员在南京汇聚一堂,围绕芯片设计、晶圆制造、芯片测试等不同主题,共同研讨集成电路最新技术发展和应用,助推集成电路产业人才供给侧改革,着力培育“芯”人才和“芯”动能。

未来,“芯动力”人才计划将增加项目类别和活动数量,通过线上线下结合的形式开展集成电路全产业链相关活动,通过招才引智,知识更新,人员间、项目间、国内外交流互动等系列手段,进一步推动产业发展。

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