EN
Tautan Cepat
Mendapatkan chip IC khusus yang tepat dimulai dari pemahaman mendalam tentang apa yang perlu dibangun. Tim teknik bekerja erat dengan pengembang produk untuk menentukan hal-hal seperti target konsumsi daya, yang umumnya harus tetap di bawah 1 watt untuk sebagian besar aplikasi IoT. Mereka juga menetapkan batasan terkait disipasi panas dan persyaratan kinerja yang spesifik untuk setiap aplikasi. Sebagai contoh, sistem otomotif sering kali membutuhkan waktu pemrosesan sinyal di bawah 10 nanodetik. Tinjauan terbaru terhadap tren pengembangan ASIC pada tahun 2023 menunjukkan temuan menarik: ketika para insinyur memiliki spesifikasi yang jelas dan rinci sejak awal, sekitar empat dari lima proyek berhasil melewati fase pengujian awal. Namun jika langkah ini dilewati? Maka peluang keberhasilannya turun drastis hingga hanya sekitar sepertiga proyek yang berhasil pada percobaan pertama.
Tim teknik sering menerapkan pendekatan desain modular saat merakit inti pemrosesan seperti RISC-V atau ARM, bersama dengan sistem memori dan koneksi input/output yang sesuai dengan kebutuhan produk akhir. Untuk chip yang digunakan dalam otomasi industri, terdapat beberapa pertimbangan penting. Keamanan adalah hal utama, sehingga perancang menyertakan sirkuit cadangan yang memenuhi standar ISO 13849. Kemampuan pemrosesan sinyal waktu nyata merupakan fitur wajib lainnya. Dan komponen-komponen ini harus dapat beroperasi secara andal bahkan dalam kondisi ekstrem, tetap berfungsi dengan baik dari suhu minus 40 derajat Celsius hingga plus 125 derajat Celsius tanpa mengalami kegagalan.
Setelah arsitektur divalidasi, insinyur melanjutkan ke pengkodean HDL, menjalankan simulasi, dan mengoptimalkan tata letak fisik menggunakan berbagai alat termasuk Cadence Innovus. Melakukan pemeriksaan interferensi elektromagnetik (EMI) dan analisis termal sejak dini dalam proses ini melalui beberapa iterasi prototipe dapat mengurangi biaya respin yang mahal di kemudian hari. Sebagian besar pabrik semikonduktor membutuhkan waktu sekitar 12 hingga 18 minggu untuk mengirimkan chip silikon pertama, oleh karena itu verifikasi menyeluruh sebelum tapeout tetap sangat penting bagi penjadwalan proyek dan pengendalian anggaran.
Menurut Laporan Sistem Tertanam terbaru dari tahun 2024, teknik seperti penskalaan tegangan adaptif yang dikombinasikan dengan clock gating dapat mengurangi konsumsi arus siaga pada node sensor IoT sekitar 70 persen lebih. Desainer cerdas kini menerapkan beberapa domain daya untuk memisahkan komponen komputasi frekuensi tinggi dari bagian-bagian yang harus tetap aktif sepanjang waktu. Pendekatan ini sangat membantu memperpanjang masa pakai baterai pada perangkat seperti teknologi wearable medis dan peralatan pemantauan lingkungan, di mana operasi jangka panjang sangat penting. Khusus untuk pemancar Bluetooth Low Energy, penyesuaian ambang secara dinamis dalam desain PMIC membuatnya bertahan sekitar 22% lebih lama dalam pengoperasian sambil tetap menjaga jarak jangkau sinyal yang baik. Industri secara bertahap telah mengadopsi metode-metode ini saat produsen mencari cara untuk mengoptimalkan kinerja tanpa mengorbankan keandalan.
Saat merancang paket dan sirkuit terkait secara bersamaan, kualitas sinyal sebenarnya menjadi lebih baik karena kita dapat memperhitungkan gangguan parasitif pada paket bersama dengan jaringan terminasi pada chip. Beberapa desain sirkuit terpadu khusus yang menggabungkan buffer input/output dengan impedansi yang sesuai telah terbukti secara signifikan mengurangi gangguan elektromagnetik. Salah satu tolok ukur industri terbaru dari tahun 2023 menemukan bahwa desain khusus ini mengurangi EMI sekitar 41% dibandingkan dengan alternatif siap pakai standar. Untuk aplikasi kontrol motor yang spesifik sirkuit terintegrasi , manajemen termal juga menjadi sangat penting. Perencanaan termal yang baik membantu mencegah terbentuknya titik panas yang mengganggu. Dan jangan lupakan kapasitor bypass kecil tersebut kondensator mereka perlu ditempatkan secara tepat sesuai aturan desain agar daya tetap stabil meskipun beban berubah secara tiba-tiba.
Para peneliti mengembangkan sistem pemantauan glukosa secara kontinu yang dapat bertahan hingga 18 bulan dengan satu kali pengisian daya berkat beberapa pilihan desain cerdas. Pertama, mereka menerapkan teknik operasi subambang pada sirkuit analog front end yang secara drastis mengurangi konsumsi daya. Kedua, mereka menggunakan pengambilan sampel ADC time-interleaved yang bekerja serempak dengan ledakan frekuensi radio selama transmisi data. Dan ketiga, mereka menyertakan teknologi panen energi surya on-chip yang dapat menghasilkan sekitar 15 mikrowatt bahkan saat terpapar kondisi cahaya dalam ruangan biasa. Sirkuit terpadu khusus 40 nanometer yang dihasilkan memberikan hasil yang mengesankan—mencapai akurasi pengukuran hampir 99,3 persen sambil hanya menarik arus 3,2 mikroampere per megahertz. Ini mewakili pengurangan konsumsi daya sekitar dua pertiga dibandingkan versi sebelumnya dari perangkat serupa.
Ketika berbicara tentang perangkat yang dapat dikenakan dan perangkat IoT di mana ruang sangat terbatas dan manajemen panas menjadi penting, teknik layout canggih menjadi sangat krusial. Banyak insinyur saat ini menggunakan hal-hal seperti penumpukan 3DIC bersama dengan teknologi microvia karena mereka dapat memperkecil jejak keseluruhan sambil tetap menjaga sinyal tetap bersih dan kuat. Beberapa penelitian terbaru dari tahun 2023 mengkaji bagaimana penempatan tiang tembaga secara strategis dalam desain System-in-Package memberikan perbedaan yang cukup signifikan. Hasilnya? Titik panas berkurang sekitar 34% dibandingkan dengan yang kita lihat pada layout standar. Cukup mengesankan jika mempertimbangkan betapa semakin rapatnya komponen dipadatkan seiring kemajuan teknologi.
Teknik kritis meliputi:
Proyeksi industri menunjukkan bahwa 50% desain chip komputasi kinerja tinggi baru akan mengadopsi arsitektur multi-die pada tahun 2025, didorong oleh permintaan bandwidth akselerator AI. Pergeseran ini berdampak pada elektronik konsumen, di mana tim desain harus menyeimbangkan interkoneksi yang sesuai dengan UCIe terhadap keterbatasan termal dalam profil perangkat sub-7mm.
Pilihan antara IP pihak ketiga dan proprietary melibatkan pertukaran antara kecepatan peluncuran produk dan diferensiasi kinerja. IP PHY PCIe 6.0 atau DDR5 komersial mempercepat pengembangan untuk kontroler otomotif, sedangkan akselerator jaringan saraf kustom sering memberikan efisiensi daya 2–3 kali lebih baik dalam aplikasi AI edge.
Sebuah survei tahun 2024 terhadap pengembang SoC mengungkapkan tren-tren berikut:
| Pendekatan Integrasi | Waktu Pengembangan Rata-rata | Fleksibilitas Optimasi Daya |
|---|---|---|
| IP Pihak Ketiga | 7,2 bulan | 38% |
| IP Kustom | 11,5 bulan | 81% |
Studi terkini menunjukkan bahwa antarmuka UCIe yang distandarisasi mengurangi risiko integrasi dalam desain berbasis chiplet sambil mempertahankan kinerja. Dalam SoC otomasi industri, menggabungkan IP kontrol motor komersial dengan modul keamanan propietari memungkinkan kepatuhan ASIL-D dalam bingkai daya sub-2W.
Alat EDA saat ini menangani sekitar 70% tugas-tugas membosankan yang berulang selama simulasi dan verifikasi, yang benar-benar mempercepat pengembangan IC khusus. Platform-platform ini memungkinkan insinyur menguji seberapa baik daya bertahan ketika dipaksa pada kondisi ekstrem serta menyempurnakan jalur sinyal agar benar-benar berfungsi secara andal dalam situasi dunia nyata. Menurut Laporan Alat EDA 2024 terbaru dari analis industri, perusahaan yang menggunakan sistem terintegrasi ini mengalami penurunan kesalahan sekitar 43% setelah fabrikasi karena adanya pemeriksaan aturan desain bawaan dan kemampuan pemodelan termal yang lebih baik. Hal ini masuk akal karena mendeteksi masalah sejak dini menghemat waktu dan biaya di masa depan.
Sistem EDA berfitur lengkap dapat menelan biaya perusahaan hingga setengah juta dolar AS per tahun, meskipun kini tersedia pilihan modular yang lebih fleksibel untuk bisnis kecil yang baru berkembang. Dengan lisensi berbasis token, tim teknik benar-benar dapat menggunakan alat sintesis canggih tersebut saat mereka sangat membutuhkannya pada tahap penting seperti menyusun tata letak chip atau mengatasi efek parasitik. Menurut beberapa penelitian yang dipublikasikan tahun lalu, perusahaan berukuran sedang melihat pengembalian investasi mereka tercapai hampir seperempat waktu lebih cepat ketika mereka menggabungkan perangkat lunak verifikasi gratis dari proyek sumber terbuka dengan program tata letak berbayar dari vendor mapan. Pendekatan hibrida ini tampaknya bekerja dengan baik bagi banyak perusahaan teknologi yang sedang berkembang saat ini.
Strategi utama untuk meminimalkan risiko dalam pengembangan ASIC meliputi:
Metode-metode ini membantu menghindari respin, yang dapat menunda waktu ke pasar hingga 14–22 minggu per revisi masker.
Para pengembang baru menemukan cara untuk mengatasi biaya awal yang tinggi—yang dulu mencapai lebih dari dua juta dolar—dengan memanfaatkan pusat desain luar dan layanan pengiriman untuk prototipe. Perusahaan yang berspesialisasi dalam ASIC kini menangani semua hal, mulai dari perancangan arsitektur chip hingga penyerahan file GDSII akhir. Banyak pabrik semikonduktor juga telah membuka akses bagi pelaku usaha skala kecil, memberi mereka kesempatan menggunakan proses manufaktur canggih pada teknologi 12nm dan 16nm tanpa harus terlebih dahulu berkomitmen pada produksi massal. Bagi usaha kecil, ini berarti mereka kini bisa fokus menciptakan solusi unik untuk pasar mereka, alih-alih terbebani membangun infrastruktur mahal dari nol.
Sirkuit terpadu khusus menangani berbagai kebutuhan berbeda dalam sistem cerdas modern. Ambil contoh perangkat tepi IoT, di mana desain neuromorfik dapat mengurangi kebutuhan pemrosesan AI hingga sekitar 80 persen tanpa banyak mengorbankan kecepatan, menjaga waktu respons di bawah sepuluh milidetik. Industri otomotif juga telah membuat kemajuan besar. Sistem pada chip mereka kini mengintegrasikan lebih dari lima belas fitur bantuan pengemudi canggih dalam satu chip, yang berarti mobil dapat mendeteksi objek sekitar empat puluh persen lebih cepat selama tahap pengujian teknologi mengemudi otonom. Dan jangan lupakan pula lingkungan industri. Ketika produsen menyematkan sensor MEMS mini tersebut langsung ke dalam chip khusus mereka, akurasi pemeliharaan prediktif benar-benar meningkat, terutama saat peralatan mengalami getaran konstan. Pengujian di dunia nyata menunjukkan peningkatan akurasi sekitar sepertiga dalam kondisi keras seperti ini.
Produsen mengatasi kejenuhan pasar dengan menerapkan SoC yang dioptimalkan secara vertikal menggunakan akselerator khusus untuk enkripsi, kontrol motor, dan protokol nirkabel. Uji coba menunjukkan bahwa unit perkalian matriks khusus melampaui GPU serba guna sebesar 5 kali lipat dalam hal putaran jaringan saraf di titik akhir AIoT.
Inti FP16 yang diperkuat dan penskalaan tegangan adaptif memungkinkan sistem pencitraan medis mendeteksi tumor 30% lebih cepat tanpa mengorbankan ketepatan diagnostik. Pengendali industri real-time yang menggunakan IC khusus mencapai waktu respons di bawah 2¼ detik untuk operasi penonaktifan yang kritis bagi keselamatan, meningkatkan keandalan sistem dalam aplikasi yang sangat penting.