Các sản phẩm chạy bằng phần mềm đang định hình cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Các thiết bị thông minh và các sản phẩm được định nghĩa bằng phần mềm (Software-Defined Products – SDP) ngày càng trở nên phổ biến hơn. Để đáp ứng xu hướng này, các tổ chức trong nhiều ngành công nghiệp đang tích cực sử dụng phần mềm để tăng cường chức năng cho sản phẩm của họ.
Cùng với nhu cầu ngày càng cao, các nhà sản xuất chip cũng phải đối mặt với chi phí khổng lồ để tạo ra các con chip. Hiện tại, việc xây dựng một nhà máy sản xuất bán dẫn (fab) tiêu tốn khoảng 19 tỷ USD, trong khi thiết kế một con chip có thể tiêu tốn đến 1 tỷ USD. Hơn thế nữa, mỗi fab phải có khả năng sản xuất chip với số lượng lớn và tỷ lệ đạt chuẩn cao để đảm bảo tính kinh tế khi đưa ra thị trường. Để đáp ứng nhu cầu gia tăng từ cả người tiêu dùng lẫn doanh nghiệp, các nhà sản xuất chip đã và đang điều chỉnh quy trình của họ nhằm tối ưu hóa sản xuất.
Thị trường mới nổi
Đã qua rồi thời kỳ chỉ cần mua một bộ vi xử lý và cố gắng tích hợp nó vào mọi hệ thống. Thay vì tập trung vào nền tảng và ứng dụng trước, các nhà sản xuất chip hiện nay quan tâm nhiều hơn đến mục đích của sản phẩm sử dụng bán dẫn. Nhiều công ty hiện đang tùy chỉnh nền tảng xử lý của họ để phù hợp với từng sản phẩm cụ thể, dựa trên khối lượng công việc mà nó cần đảm nhận.
Việc tùy chỉnh chip bán dẫn cho từng sản phẩm trở nên quan trọng hơn bao giờ hết khi ngày càng nhiều thiết bị phụ thuộc vào phần mềm. Trước đây, SDP chủ yếu bao gồm các thiết bị cá nhân như máy tính và điện thoại di động. Ngày nay, các nhà sản xuất ô tô và thiết bị công nghiệp nặng đang tích hợp phần mềm vào sản phẩm của họ, với yêu cầu bắt buộc là phần mềm này phải hoạt động ổn định để đảm bảo thiết bị vận hành an toàn. Vì vậy, việc phát triển các nền tảng với quy trình tùy chỉnh theo đúng khối lượng công việc từ góc độ phần mềm là điều tối quan trọng.
Bên cạnh tùy chỉnh, sự phổ biến ngày càng cao của trí tuệ nhân tạo (AI) cũng thúc đẩy các nhà sản xuất chip áp dụng những cách tiếp cận đổi mới hơn trong chế tạo. Các chip AI tiêu thụ một lượng điện năng đáng kể, với một số chip tiêu thụ tới 1800 watt. Bằng cách triển khai các kỹ thuật đóng gói tiên tiến, các nhà sản xuất có thể tạo ra những con chip tiết kiệm năng lượng hơn, đồng thời giúp giảm chi phí chế tạo.
Các tiêu chuẩn thiết kế mới
Khi chip ngày càng được tùy chỉnh và trở nên phức tạp hơn, chu trình thiết kế và sản xuất cũng sẽ thay đổi đáng kể. Hiện tại, nhiều nhà sản xuất nhận thấy rằng quy trình chế tạo bán dẫn vốn đã phức tạp nay càng trở nên tinh vi hơn.
Trước đây, các nhóm tham gia vào quá trình thiết kế chip thường làm việc song song. Thông thường, nhóm thiết kế bán dẫn sẽ nhận một bộ yêu cầu để phát triển con chip, trong khi nhóm kiểm thử sẽ tiến hành kiểm tra độc lập. Quá trình này diễn ra theo từng phần riêng lẻ và ít có sự liên kết. Tuy nhiên, hiện nay các thiết bị bán dẫn ngày càng trở nên phức tạp hơn, với số lượng bóng bán dẫn trong một con chip tăng từ 15 tỷ lên 18 tỷ.
Khi quy mô thiết kế mở rộng, yêu cầu kỹ thuật và quy trình quản lý yêu cầu cũng tăng theo cấp số nhân. Sự phức tạp gia tăng tạo ra nhiều lĩnh vực yêu cầu khác nhau, đòi hỏi phải được quản lý và quan trọng hơn là có thể truy xuất và liên kết với nhau để đảm bảo rằng mỗi yêu cầu đều được phát triển và kiểm thử chính xác.
Tương lai của ngành bán dẫn
SDP và AI đang dần trở nên phổ biến. Ngành công nghiệp bán dẫn đã và đang thay đổi để theo kịp nhu cầu ngày càng gia tăng. Các công ty đang dần từ bỏ cách tiếp cận với các loại chip tiêu chuẩn và chuyển sang phát triển chip tùy chỉnh cho từng chức năng cụ thể. Đồng thời, để giải quyết vấn đề tiêu thụ điện năng quá lớn của chip AI, các nhà sản xuất đang áp dụng các kỹ thuật đóng gói tiên tiến hơn.
Những thay đổi này làm tăng độ phức tạp của quá trình thiết kế và sản xuất, thúc đẩy nhiều tổ chức nâng cấp hệ thống quản lý yêu cầu của họ nhằm cải thiện khả năng truy xuất nguồn gốc và tăng cường giao tiếp giữa các nhóm phát triển.
(Nguồn: Siemens)
Tham khảo thêm:
Liên hệ với Vietbay để được tư vấn:
