Ngành công nghiệp bán dẫn đang trên đà đạt giá trị 1 nghìn tỷ USD vào năm 2030.Trong khi nhu cầu tăng cao sẽ giúp ngành bán dẫn đạt được mức tăng trưởng ấn tượng, nhiều nhà sản xuất chip có thể bị cản trở bởi chi phí xây dựng nhà máy sản xuất (fab) và chi phí thiết kế bán dẫn. Hiện tại, việc xây dựng một fab tiêu tốn khoảng 19 tỷ USD, trong khi thiết kế mỗi con chip trung bình đòi hỏi khoản đầu tư lên tới 1 tỷ USD.
Ngày càng có nhiều sản phẩm phần cứng phụ thuộc đáng kể vào phần mềm, điều này khiến các sản phẩm được định nghĩa bằng phần mềm (Software Defined Products – SDP) trở nên quan trọng đối với sự phát triển của ngành bán dẫn. Một phần của việc tạo ra môi trường tốt hơn để sản xuất các linh kiện tùy chỉnh cho SDP là đảm bảo rằng quá trình này vẫn duy trì được tính kinh tế. Để đối phó với chi phí sản xuất ngày càng gia tăng, các công ty bán dẫn nên đẩy mạnh số hóa và tận dụng mô hình số hóa toàn diện (comprehensive Digital Twin – cDT) trong cả thiết kế và sản xuất bán dẫn.
Tận dụng không gian ảo
Mô hình số hóa toàn diện dựa trên vật lý (cDT) giúp giải quyết thách thức trong việc kết nối các nhóm kỹ thuật và quy trình khác nhau cần thiết để thiết kế và chế tạo các sản phẩm bán dẫn thông minh của tương lai. Để đảm bảo tất cả các bên liên quan có thể tương tác sớm và thường xuyên, cDT tích hợp các yếu tố cơ khí, điện tử, phần mềm và sản xuất để nắm bắt đầy đủ các sản phẩm và quy trình thông minh ngày nay.
Cụ thể, cDT kết hợp thế giới thực và kỹ thuật số bằng cách tạo ra một bộ mô hình số hóa nhất quán, đại diện cho các khía cạnh khác nhau của thiết kế, có thể được sử dụng trong suốt vòng đời sản phẩm và chuỗi cung ứng. Giờ đây, các công ty có thể thực hiện nhiều công đoạn trong không gian ảo trước khi cam kết với các nguyên mẫu tốn kém hoặc đầu tư vào một fab thực tế. Kết quả là tạo ra các sản phẩm chất lượng cao hơn, đồng thời đáp ứng các mục tiêu về chi phí, thời gian và tính bền vững.
Trong giai đoạn thiết kế, việc “shift-left” cung cấp một môi trường ảo dựa trên vật lý, nơi các nhóm kỹ thuật có thể tương tác để tạo, mô phỏng và cải thiện thiết kế sản phẩm. Các vòng lặp thiết kế trong không gian ảo diễn ra nhanh chóng và tiêu tốn ít tài nguyên ngoài trí tuệ của kỹ sư, cho phép họ khám phá một không gian thiết kế rộng hơn.
Trong sản xuất, cDT giúp các công ty đánh giá và tối ưu hóa dây chuyền sản xuất, vận hành máy móc và kiểm tra toàn bộ nhà máy hoặc mạng lưới nhà máy một cách ảo hóa để cải thiện tốc độ sản xuất, hiệu suất và tính bền vững. Nó cũng có khả năng phân tích dữ liệu thực tế từ fab và sử dụng dữ liệu đó cho các phân tích dựa trên AI.
Lợi ích của mô hình số hóa toàn diện trong ngành bán dẫn
Mô hình số hóa toàn diện giúp doanh nghiệp quản lý sự phức tạp của việc tích hợp các nhóm phần mềm và phần cứng, cũng như các yêu cầu về cơ khí và sản xuất, đồng thời nâng cao hiệu quả vận hành. Các lợi ích bao gồm:
- Đẩy nhanh quá trình ra mắt sản phẩm mới: Ảo hóa giai đoạn thiết kế giúp tăng tốc độ tạo nguyên mẫu, điều này trở nên đặc biệt quan trọng khi ngành công nghiệp đang hướng tới công nghệ đóng gói tiên tiến trong xu hướng “More than Moore.”
- Tăng tốc độ đạt năng suất cao hơn: Mô phỏng quy trình sản xuất giúp cải thiện chất lượng vi mạch (IC), cho phép công nhân thực hiện các điều chỉnh một cách linh hoạt ngay tại xưởng để nhanh chóng đạt được sản lượng cao hơn, mang lại lợi nhuận lớn hơn.
- Truy xuất nguồn gốc và giảm lỗi về 0: Giờ đây, các nhà sản xuất có thể cập nhật mô hình số hóa của cả sản phẩm và quy trình sản xuất song song với các đối tượng thực tế, giúp chẩn đoán vấn đề và phát hiện các bất thường trước khi chúng xảy ra, hướng tới mục tiêu không có lỗi sản xuất.
- Lập kế hoạch và điều phối linh hoạt: cDT cung cấp sự so sánh thích ứng giữa thế giới vật lý và kỹ thuật số, giúp phát hiện các gián đoạn trong hệ thống và kích hoạt quá trình điều chỉnh lịch trình một cách kịp thời.
Đơn giản hóa để đạt được hiệu quả cao hơn
Việc tạo ra các sản phẩm bán dẫn thế hệ tiếp theo rất tốn kém. Tuy nhiên, các nhà sản xuất chip vẫn cần tiếp tục phát triển và chế tạo những thiết kế mới đòi hỏi công nghệ sản xuất ngày càng tiên tiến để có thể tạo ra các sản phẩm bán dẫn được định nghĩa bằng phần mềm cho các sản phẩm SDP trong tương lai.
Để thích ứng với bối cảnh đang thay đổi nhanh chóng, các doanh nghiệp trong ngành bán dẫn cần tận dụng mô hình số hóa toàn diện. cDT giúp ảo hóa toàn bộ quy trình thiết kế bán dẫn cho sản phẩm SDP, cho phép doanh nghiệp mô phỏng tất cả các giai đoạn từ ý tưởng thiết kế ban đầu đến quy trình sản xuất và tích hợp sản phẩm cuối cùng. Điều này giúp giảm đáng kể chu kỳ phát triển và cải thiện kết quả đầu ra.
Việc tích hợp quy trình và khai thác tối đa dữ liệu sẽ đảm bảo ngành công nghiệp bán dẫn đạt được cột mốc 1 nghìn tỷ USD vào năm 2030
(Nguồn: Siemens)
Tham khảo thêm:
Liên hệ với Vietbay để được tư vấn:
