Trong vài thập kỷ qua, ngành công nghiệp bán dẫn đã đi trước một bước khi nói đến số hóa. Mặc dù vậy, vẫn còn nhiều cơ hội để thúc đẩy chuyển đổi số trong ngành này vì cả chi phí thiết kế và độ phức tạp đều tiếp tục tăng. Thiết kế chip là khoản đầu tư gần 1 tỷ đô la. Hơn nữa, các thiết bị bán dẫn hiện đại chứa hàng tỷ bóng bán dẫn và việc chế tạo chúng đòi hỏi độ chính xác cực cao do kích thước cực nhỏ của chúng.
Ngoài ra, với nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩm được định nghĩa bằng phần mềm (SDP), các kỹ sư hiện phải thiết kế phần cứng với phần mềm trong đầu trong khi vẫn phải cộng tác với các đồng nghiệp trong nhiều lĩnh vực. Sự hợp tác liên ngành này đặc biệt phức tạp vì cần có các phương pháp và công cụ tiên tiến để đảm bảo sự hợp tác thành công.
Trong cuộc thảo luận thú vị trên podcast với Dale Tutt, Giám đốc chiến lược ngành tại Siemens, Michael Munsey, Phó Chủ tịch ngành công nghiệp bán dẫn của Siemens, đã nêu bật cách các công cụ số có thể giúp các nhà sản xuất chip đơn giản hóa và tối ưu hóa quy trình khi những thách thức trong ngành bán dẫn ngày càng gia tăng.
Dễ dàng cộng tác với bản sao số (Digital Twin)
Các con chip ngày càng trở nên phức tạp trong quá trình chế tạo. Nhiều SDP yêu cầu chip có hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng và có thể tích hợp trong các thiết bị nhỏ gọn như điện thoại di động. Để đáp ứng các yêu cầu này, nhiều nhà sản xuất chip áp dụng các kỹ thuật đóng gói tiên tiến giúp giảm tiêu thụ năng lượng, hạn chế tích tụ nhiệt, đồng thời cải thiện tốc độ và hiệu suất của chip.
Thiết kế và chế tạo các con chip này đòi hỏi phải xác minh kỹ thuật số để quản lý các tương tác và chế độ lỗi tiềm ẩn. Một bản sao số toàn diện (cDT) là điều cần thiết để xác thực và xác minh hiệu suất khi quy trình thiết kế và sản xuất chip trở nên phức tạp hơn. Với vai trò là một nguồn dữ liệu duy nhất (single source of truth), cDT tích hợp các thành phần cơ khí, điện tử và phần mềm vào một môi trường ảo duy nhất, cho phép tương tác và cộng tác liền mạch giữa các nhóm kỹ thuật khác nhau.
Hơn nữa, việc mô phỏng chip ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu có thể giúp các nhóm phát hiện các vấn đề tiềm ẩn trước khi chế tạo nguyên mẫu vật lý. Nhờ khả năng mô phỏng vật lý chi tiết của cDT, các nhà sản xuất có thể tái tạo chính xác hành vi thực tế của con chip, nâng cao độ tin cậy trong quá trình kiểm tra. Các mô phỏng chính xác của cDT hỗ trợ một loạt các bài kiểm tra, giúp các nhóm kỹ thuật xác minh toàn diện mọi khía cạnh của thiết kế.
Khai thác dữ liệu với AI
Bản sao số còn giúp đơn giản hóa quy trình vận hành bằng cách thu thập dữ liệu trong suốt quá trình thiết kế và xác minh. Các nhà sản xuất có thể sử dụng dữ liệu này để rút ra những thông tin giá trị về hiệu suất và tối ưu hóa vòng đời sản phẩm. Nhờ ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI), các nhóm có thể phân tích dữ liệu kiểm chứng, tối ưu hóa phạm vi kiểm tra và tạo ra các trường hợp kiểm tra mới, giúp quá trình kiểm chứng trở nên hiệu quả hơn.
AI sở hữu nhiều khả năng hỗ trợ quá trình vận hành liên nhóm và tối ưu hóa quy trình thiết kế phức tạp của ngành bán dẫn. Những lợi ích mà AI mang lại cho các nhà sản xuất chip bao gồm:
- Cải thiện khả năng ra quyết định nhờ thu thập và phân tích dữ liệu từ quá trình thiết kế và kiểm chứng.
- Tăng tốc quy trình thiết kế bằng cách mở rộng mô hình số sang môi trường sản xuất thực tế.
- Tối ưu hóa phát triển sản phẩm thông qua tự động hóa phân tích ở cấp hệ thống.
Hơn thế nữa, AI có khả năng học hỏi từ dữ liệu đã thu thập, giúp nó không ngừng cải thiện các chiến lược kiểm chứng. Việc học hỏi liên tục này đảm bảo rằng quy trình kiểm chứng ngày càng hiệu quả qua mỗi lần lặp lại, đồng thời mở đường cho việc tự động hóa cao hơn trong tương lai. Việc tận dụng AI giúp tinh gọn quy trình kiểm chứng, nâng cao khả năng xử lý sự phức tạp ngày càng gia tăng của thiết kế bán dẫn hiện đại.
Đơn giản hóa thiết kế để tạo ra các con chip phức tạp
Ngành công nghiệp bán dẫn đã có bước tiến dài trong hành trình số hóa. Tuy nhiên, việc số hóa hơn nữa có thể giúp giải quyết các thách thức hiện tại và tương lai trong thiết kế và sản xuất. Chế tạo chip vốn là một quá trình phức tạp và sẽ còn trở nên phức tạp hơn khi ngày càng có nhiều SDP được giới thiệu và chip AI trở nên phổ biến hơn.
Việc tận dụng sức mạnh của bản sao số và AI có thể giúp quản lý các quy trình phức tạp trong thiết kế các con chip tiên tiến. Với khả năng mô phỏng của bản sao số, các nhà sản xuất chip có thể đơn giản hóa quá trình kiểm chứng trong khi thúc đẩy sự hợp tác giữa các nhóm kỹ thuật. Đồng thời, các công cụ AI giúp doanh nghiệp khai thác dữ liệu một cách hiệu quả và nâng cao khả năng tự động hóa. Khi kết hợp cả hai công nghệ này, các nhà sản xuất có thể đạt được mức độ tối ưu hóa và hiệu suất cao hơn bao giờ hết.
(Nguồn: Siemens)
Tham khảo thêm:
- Thiết Kế Chế Tạo Chip AI Thông Minh Hơn, Nhanh Hơn Với Công Nghệ Đóng Gói 3D IC Của Siemens Tại Etri Và Amkor
- AI Đang Đẩy Nhanh Quá Trình Kiểm Tra Chất Bán Dẫn Như Thế Nào?
- AI sẽ hỗ trợ DevOps cho phần cứng như thế nào
Liên hệ với Vietbay để được tư vấn:
