EN
Mabilis na Mga Link
Ang pagkuha ng tamang custom na IC chips ay nagsisimula sa lubos na pag-unawa kung ano ang kailangang itayo. Ang koponan ng inhinyero ay malapit na nakikipagtulungan sa mga developer ng produkto upang malaman ang mga bagay tulad ng target na konsumo ng kuryente, na karaniwang kailangang manatili sa ilalim ng 1 wat para sa karamihan ng mga aplikasyon sa IoT. Tinatakda rin nila ang mga hangganan ukol sa pagkalat ng init at mga kinakailangan sa pagganap na partikular sa bawat aplikasyon. Halimbawa, ang mga sistema sa sasakyan ay madalas nangangailangan ng signal processing na mas mababa sa 10 nanosegundo. Isang kamakailang pagsusuri sa mga uso sa pag-unlad ng ASIC noong 2023 ay nagpakita ng isang kakaiba: kapag ang mga inhinyero ay may malinaw at detalyadong mga espesipikasyon nang maaga, humigit-kumulang apat sa limang proyekto ang nagtagumpay sa kanilang paunang pagsubok. Ngunit kung lalampasan ang hakbang na ito? Ang posibilidad ay bumababa nang malaki, sa halos isang ikatlo lamang na rate ng tagumpay sa unang pagkakataon.
Madalas na gumagamit ang mga engineering team ng modular design approaches sa pagbuo ng mga processing core tulad ng RISC-V o ARM, kasama ang mga memory system at input/output connections na tugma sa pangangailangan ng huling produkto. Para sa mga chip na ginagamit sa industrial automation, may ilang mahahalagang factor na dapat isaalang-alang. Ang kaligtasan ay pinakamataas na prayoridad, kaya isinasama ng mga designer ang mga backup circuit na sumusunod sa ISO 13849 standards. Kailangan din ang kakayahan sa real time signal processing. At dapat mapagkakatiwalaan ang mga komponente kahit sa matitinding kondisyon, na gumagana nang maayos mula -40 degree Celsius hanggang +125 degree Celsius nang walang pagkabigo.
Kapag napatunayan na ang arkitektura, ang mga inhinyero ay magpapatuloy sa HDL coding, pagsusimula ng simulation, at pag-optimize sa pisikal na layout gamit ang iba't ibang kasangkapan kabilang ang Cadence Innovus. Ang maagang pagsusuri sa electromagnetic interference (EMI) at thermal analysis sa pamamagitan ng maramihang prototype iterations ay maaaring bawasan ang mahahalagang respins sa huli. Karamihan sa mga foundry ay tumatagal ng humigit-kumulang 12 hanggang 18 linggo upang ihatid ang unang silicon chip, kaya naman napakahalaga ng masusing verification bago ang tapeout para sa kontrol ng oras at badyet ng proyekto.
Ayon sa pinakabagong Embedded Systems Report noong 2024, ang mga teknik tulad ng adaptive voltage scaling na pinagsama sa clock gating ay maaaring bawasan ang idle current consumption sa mga IoT sensor node ng humigit-kumulang 70 porsiyento. Ang mga marunong na disenyo ay nagpapatupad na ng maramihang power domain upang mapaghiwalay ang mga high frequency computing component mula sa mga bahagi na kailangang manatiling aktibo nang buong oras. Ang paraang ito ay talagang nakatutulong upang mapalawig ang buhay ng baterya sa mga device tulad ng medical wearable tech at environmental monitoring equipment kung saan napakahalaga ang mahabang panahong operasyon. Sa partikular na pag-uusapan ang Bluetooth Low Energy transmitters, ang pagsasaayos ng mga threshold nang dinamiko sa loob ng PMIC designs ay nagpapahaba ng operasyon nito ng humigit-kumulang 22 porsiyento habang patuloy na pinananatili ang maayos na distansya ng signal reach. Dahan-dahang tinatanggap ng industriya ang mga pamamaraang ito habang hinahanap ng mga tagagawa ang mga paraan upang i-optimize ang performance nang hindi isinasakripisyo ang reliability.
Kapag idinisenyo ang mga pakete at ang mga kaugnay nitong circuit nang magkasama, mas gumaganda ang kalidad ng signal dahil maaari nating isama ang mga nakakaabala na package parasitics kasama ang mga on-chip termination network. Ang ilang mga pasadyang disenyo ng integrated circuit na may kasamang impedance matched input/output buffer ay nakitaan na nagpapababa nang malaki sa electromagnetic interference. Isang kamakailang industry benchmark noong 2023 ay nakahanap na ang mga espesyalisadong disenyo na ito ay nagbawas ng EMI ng humigit-kumulang 41% kumpara sa karaniwang mga alternatibong 'off-the-shelf'. Para sa motor control application specific mga integrated circuit , mahalaga rin ang thermal management. Nakakatulong ang maayos na thermal planning upang maiwasan ang pagkakaroon ng mga nakakaabala na hot spot. At huwag kalimutang ang mga maliit na decoupling mga kondensador kailangan nilang mailagay nang tama ayon sa mga patakaran ng disenyo upang manatiling matatag ang power kahit biglang magbago ang load.
Ang mga mananaliksik ay nagbuo ng isang sistema ng patuloy na pagsubaybay sa glucose na maaaring tumagal nang hanggang 18 buwan gamit ang isang singil lamang dahil sa ilang matalinong desinyo. Una, ipinatupad nila ang subthreshold operation techniques sa mga analog front end circuit na malaki ang pagbawas sa konsumo ng kuryente. Pangalawa, ginamit nila ang time interleaved ADC sampling na sumasabay sa mga radio frequency bursts habang isinasalin ang datos. At pangatlo, isinama nila ang on-chip solar harvesting technology na kayang makagawa ng humigit-kumulang 15 microwatts kahit sa ilalim ng karaniwang panloob na ilaw. Ang resultang 40 nanometer custom integrated circuit ay nagtatampok din ng kamangha-manghang resulta—naabot ang halos 99.3 porsiyentong accuracy sa pagsukat habang kumukuha lamang ng 3.2 microamps bawat megahertz. Ito ay kumakatawan sa humigit-kumulang dalawang ikatlo na pagbawas sa konsumo ng kuryente kumpara sa mga nakaraang bersyon ng katulad na mga aparato.
Kapagdating sa mga wearable at IoT device kung saan limitado ang espasyo at mahalaga ang pamamahala ng init, napakahalaga ng mga advanced na teknik sa pagkakaayos. Maraming inhinyero ang nakatuon ngayon sa mga bagay tulad ng 3DIC stacking kasama ang microvia technology dahil maari nilang bawasan ang kabuuang sukat habang pinapanatiling malinaw at matibay ang mga signal. Ang ilang kamakailang pag-aaral noong 2023 ay tiningnan kung paano makakaapekto ang estratehikong paglalagay ng copper pillars sa loob ng System-in-Package designs. Ano ang resulta? Bumaba ng humigit-kumulang 34% ang mga hotspot kumpara sa karaniwang layout. Napakaimpresyonante lalo na't isinasaisip kung gaano kahigpit ang pagkakasama ng mga bahagi habang umuunlad ang teknolohiya.
Ang mga mahahalagang teknik ay kinabibilangan ng:
Ang mga hula sa industriya ay nagmumungkahi na ang 50% ng mga bagong disenyo ng mataas na pagganap na computing chip ay mag-aampon ng multi-die architectures sa loob ng 2025, dahil sa pangangailangan ng AI accelerator bandwidth. Ang pagbabagong ito ay nakaaapekto sa consumer electronics, kung saan dapat balansehin ng mga koponan ng disenyo ang UCIe-compliant interconnects laban sa thermal limitations sa mga sub-7mm device profile.
Ang pagpili sa pagitan ng third-party at proprietary IP ay may mga kalakip na tradeoff sa pagitan ng speed-to-market at performance differentiation. Ang komersyal na PCIe 6.0 o DDR5 PHY IP ay nagpapabilis sa pag-unlad para sa automotive controllers, samantalang ang custom neural network accelerators ay karaniwang nagbibigay ng 2–3 mas mahusay na power efficiency sa mga edge AI application.
Isang survey noong 2024 sa mga developer ng SoC ang nagpakita ng mga sumusunod na uso:
| Paraan ng Integrasyon | Karaniwang Tagal ng Pag-unlad | Flexibilidad sa Pag-optimize ng Kuryente |
|---|---|---|
| IP ng Third-party | 7.2 buwan | 38% |
| Custom IP | 11.5 buwan | 81% |
Ang mga kamakailang pag-aaral ay nagpapakita na ang mga standard na UCIe interface ay binabawasan ang mga panganib sa integrasyon sa mga disenyo batay sa chiplet habang pinapanatili ang pagganap. Sa mga SoC para sa industriyal na automation, ang pagsasama ng komersyal na IP para sa kontrol ng motor at propesyonal na mga modyul sa seguridad ay nagbibigay-daan sa pagtugon sa ASIL-D loob ng sub-2W na limitasyon ng kuryente.
Ang mga kasalukuyang EDA tool ay nakapagpapadali sa mahigit 70% ng mga paulit-ulit na gawain habang nasa proseso ng simulation at verification, na lubos na nagpapabilis sa pag-unlad ng custom IC. Ang mga platform na ito ay nagbibigay-daan sa mga inhinyero na subukan ang katatagan ng power kapag pinipilit sa matitinding kondisyon at i-optimize ang mga signal path upang masiguro ang maaasahang paggamit sa tunay na sitwasyon. Ayon sa pinakabagong 2024 EDA Tools Report mula sa mga analyst sa industriya, ang mga kumpanya na gumagamit ng mga integrated system na ito ay nakakaranas ng halos 43% na pagbaba sa mga kamalian pagkatapos ng fabrication dahil sa naka-embed na design rule checking at mas mahusay na thermal modeling. Makatuwiran ito dahil ang maagang pagtukoy sa mga problema ay nakakatipid ng oras at pera sa kabuuang proseso.
Ang mga buong tampok na EDA system ay maaaring kumostis ng mga kumpanya ng hanggang sa kalahating milyong dolyar bawat taon, bagaman mayroon nang modular na opsyon na mas angkop para sa mga maliit na negosyo na bagong paunlad. Sa token-based na lisensya, ang mga koponan ng inhinyero ay talagang makakagamit ng mga sopistikadong synthesis tool kapag kailangan nila ito sa mahahalagang yugto tulad ng pag-setup ng chip layout o pagharap sa mga parasitic effect. Ayon sa ilang pananaliksik noong nakaraang taon, ang mga kumpanya ng katamtamang laki ay nakaranas ng ROI na halos isang ikaapat na mas mabilis kapag pinagsama nila ang libreng verification software mula sa open source na proyekto at bayad na layout program mula sa mga kilalang vendor. Ang hybrid na pamamaraan na ito ay tila gumagana nang maayos para sa maraming lumalaking tech firm sa kasalukuyan.
Mahahalagang estratehiya para bawasan ang panganib sa ASIC development ay kinabibilangan ng:
Ang mga pamamaraang ito ay tumutulong upang maiwasan ang respins, na maaaring magdulot ng pagkaantala sa time-to-market ng 14–22 linggo bawat mask revision.
Ang mga bagong developer ay nakakakita ng paraan upang makaiwas sa mataas na gastos sa pagsisimula na dating umaabot sa mahigit dalawang milyong dolyar sa pamamagitan ng paggamit ng mga panlabas na sentro ng disenyo at mga serbisyo sa pagpapadala para sa mga prototype. Ang mga kumpanya na dalubhasa sa ASIC ay pinangangasiwaan na ang lahat mula sa pagtukoy ng arkitektura ng chip hanggang sa paghahanda ng huling GDSII files. At maraming mga foundry ang nagbukas na ng kanilang pintuan sa mas maliliit na manlalaro, na nagbibigay sa kanila ng access sa mga advanced na proseso ng pagmamanupaktura sa 12nm at 16nm nang hindi pa kailangang magbigay ng malalaking produksyon. Ang ibig sabihin nito para sa mga maliit na negosyo ay maari nilang talagang gamitin ang oras sa paglikha ng isang natatanging produkto para sa kanilang merkado imbes na maipit sa pagtatayo ng mahahalagang imprastruktura mula sa simula.
Ang mga pasadyang integrated circuit ay nakatuon sa iba't ibang pangangailangan sa modernong smart system. Halimbawa, ang mga IoT edge device kung saan ang neuromorphic designs ay maaaring bawasan ang pangangailangan sa AI processing ng mga 80 porsiyento nang hindi nasisira ang bilis, na nagpapanatili sa response time sa ilalim ng sampung milisegundo. Malaki rin ang naging pag-unlad ng industriya ng automotive. Ang kanilang system on chips ay kasalukuyang naglalaman ng higit sa limampu't limang advanced driver assistance features sa isang chip, na nangangahulugan na mas mabilis ng mga apatnapung porsiyento ang detection ng mga bagay-bagay ng kotse sa panahon ng pagsubok para sa self-driving tech. Huwag kalimutan ang mga industrial na setting. Kapag in-embed ng mga tagagawa ang mga maliit na MEMS sensor sa loob mismo ng kanilang pasadyang chips, talagang nadadagdagan ang katumpakan ng predictive maintenance, lalo na kapag patuloy ang pag-vibrate ng kagamitan. Ayon sa mga tunay na pagsubok, mayroong humigit-kumulang isang ikatlo pang mas mataas na rate ng katumpakan sa mga matitinding kondisyong ito.
Kinakalaban ng mga tagagawa ang pagsaturado ng merkado sa pamamagitan ng pag-deploy ng mga SoC na nakahilis sa pababang direksyon na may mga proprietary accelerator para sa encryption, kontrol sa motor, at wireless protocol. Ayon sa mga benchmark, ang mga pasadyang yunit ng matrix multiplication ay mas mabilis ng 5 beses kaysa sa mga pangkalahatang GPU sa neural network throughput sa mga AIoT endpoint.
Ang mga matitibay na FP16 core at adaptive voltage scaling ay nagbibigay-daan sa mga sistema ng medical imaging na mas madalian ng 30% sa pagtuklas ng tumor nang hindi nasasakripisyo ang presisyon ng diagnosis. Ang mga real-time na industrial controller na gumagamit ng pasadyang IC ay nakakamit ang mga oras ng tugon na nasa ilalim ng 2¼s para sa mga operasyon ng shutdown na kritikal sa kaligtasan, na nagpapataas ng katiyakan ng sistema sa mga aplikasyong misyon-kritikal.