Semi-conducteurs : « Le « More than Moore » est encore loin d’être la norme »

Précédemment responsable des produits de pointe de Mentor Graphics qu’il a rejoint en 1990, Joseph Sawicki est aujourd’hui vice-président exécutif de la division CAO électronique de Siemens Digital Industries Software, en charge du segment « Circuits intégrés ». En tant qu’expert de premier plan dans le domaine de la conception et de la fabrication de circuits intégrés, M. Sawicki livre à ViPress.net sa vision de l’évolution des semi-conducteurs et du rôle primordial de la CAO électronique pour y parvenir.

Joseph Sawicki, quels sont les nouveaux outils ou fonctionnalités de CAO qui devraient voir le jour cette année pour répondre aux évolutions des composants électroniques dans les domaines des technologies de fabrication et de packaging, de la sûreté et de la sécurité ?

Joseph Sawicki – 2021 a vu une croissance impressionnante de Tessent, notre gamme d’outils dédiée au cycle de vie et à l’analyse intégrée des produits en silicium, et nous nous attendons à ce que cette croissance s’accélère en 2022. L’analyse intégrée est un domaine dans lequel nous avons été pionniers il y a quelques années, avec Tessent MissionMode, et nous avons consolidé notre leadership sur ce marché avec le rachat d’UltraSoC. Tessent Embedded Analytics permet aux entreprises d’intégrer une IP de surveillance dans un circuit intégré, et donc de pouvoir suivre et analyser un nombre croissant d’attributs, tels que l’alimentation, les performances, la sûreté et la sécurité du circuit intégré tout au long de sa durée de vie. Du point de vue des systèmes, cela permet notamment aux entreprises de mettre en œuvre la maintenance préventive. Du point de vue de l’ingénierie des semi-conducteurs, cette surveillance permet de disposer d’une boucle de retour d’informations et donc d’améliorer les produits au fur et à mesure. Dans certains secteurs, tels que l’automobile, l’aéronautique, les centres de données et les communications, cette capacité est très intéressante.

Le diagnostic de la production et l’amélioration du rendement constituent un ensemble de fonctionnalités émergentes qui ont un impact réel sur l’augmentation du rendement et sur le rendement des produits matures. Concrètement, nous utilisons conjointement les journaux des défauts de production, l’analyse physique et l’apprentissage automatique pour déterminer les points chauds du processus de fabrication qui sont concernés, puis nous apportons les modifications requises pour améliorer le rendement. Plusieurs de nos clients utilisent cette méthode en standard dans leur processus de fabrication, et elle suscite actuellement un important regain d’intérêt en raison des problèmes d’approvisionnement que l’industrie connaît depuis le début de 2021.

2022 sera-t-elle l’année où le « More than Moore » deviendra la norme ?

Joseph Sawicki – Je suis certain que nous verrons davantage de conceptions de circuits intégrés 2,5D et 3D, mais je pense qu’elles sont encore loin de devenir, comme vous le dites, « la norme ». Nous devons également tenir compte de la pénurie actuelle de puces et du retard pris en matière de fonctionnalités. En effet, il faut davantage de puces pour fabriquer un circuit intégré 3D, et il faut aussi pouvoir placer ce circuit intégré dans un boîtier sophistiqué. Cela dit, pour les applications où les entreprises ne veulent pas passer aux gravures les plus fines ou lorsqu’une intégration hétérogène est nécessaire, l’infrastructure est maintenant en place pour faire de la 3D une option plus viable. Avec sa solution pour les circuits intégrés 3D, Siemens EDA est le leader en matière d’avancées dans le domaine de la conception de circuits intégrés.

Quelles nouvelles fonctionnalités, telles que l’IA/ML (intelligence artificielle/apprentissage automatique), peut-on attendre dans le domaine des nouvelles architectures ?

Joseph Sawicki – Pour la CAO électronique, les architectures IA/ML exigent des innovations autour de deux axes. Premièrement, la régularité de ces conceptions exige des techniques qui peuvent tirer parti de cette régularité pour améliorer l’efficience de la conception, qu’il s’agisse de nouveaux compilateurs permettant de faire passer beaucoup plus vite ces conceptions à l’étape de la vérification, ou de techniques de tests hiérarchiques pouvant augmenter considérablement l’efficience des tests et de l’application des tests de production sur la ligne de fabrication.

Deuxièmement, il convient d’utiliser de nouvelles techniques prenant en charge les aspects importants de l’étude de l’architecture, ce qui permet de mettre en place une architecture d’exploitation à courbe de puissance optimale, en particulier dans les puces IA utilisées en périphérie. C’est là que la synthèse de haut niveau entre en jeu, car elle permet aux concepteurs d’effectuer une étude architecturale en suivant un parcours très rapide et productif jusqu’au modèle RTL, puis de passer aux étapes traditionnelles du processus de conception.

Où se trouveront les principales opportunités de croissance ?

Joseph Sawicki – La croissance se concentrera dans les domaines permettant de résoudre les trois principaux problèmes que la communauté des concepteurs rencontre dans son effort pour continuer à faire progresser la technologie des semi-conducteurs.

Le premier problème qui représente une opportunité de croissance pour la CAO électronique est celui de la mise à l’échelle des technologies : il s’agit d’aider l’industrie à développer et à concevoir avec le prochain nœud technologique monolithique et de faire de la 2,5D et de la 3D, voire de la photonique sur silicium, des options plus viables pour les clients grand public.

Le deuxième problème est la mise à l’échelle des conceptions : il faut aider les clients à gérer la complexité exponentielle des conceptions de circuits intégrés actuelles. Passer à un niveau d’abstraction supérieur s’impose depuis longtemps. Nous aidons nos clients en leur permettant de passer au niveau d’abstraction C, afin que leurs équipes de conception puissent développer plus rapidement des architectures de circuits intégrés efficaces en termes de PPA (Power, Performance and Area). Nous les aidons également en intégrant l’IA/ML dans nos outils afin qu’ils puissent obtenir plus vite de meilleurs résultats.

Le troisième domaine de croissance pour la CAO électronique est celui de la mise à l’échelle des systèmes. Comme de plus en plus de fabricants de systèmes cherchent à être propriétaires d’une plus grande partie de la valeur qu’ils produisent, ils conçoivent en interne leurs propres circuits intégrés et le reste des systèmes. Cela leur permet de différencier fortement leurs produits, de protéger leur propriété intellectuelle pour contrer les suiveurs rapides et d’améliorer leurs marges globales. Ils ont besoin de solutions prenant en charge l’ensemble du système, du circuit intégré au boîtier en passant par le circuit imprimé, le logiciel et même la mécanique. Ils recherchent des solutions qui les aideront à développer un jumeau numérique complet et à le tester de manière approfondie avant de fabriquer le système. Et ils veulent même que ces solutions les aident à améliorer la fabrication et le cycle de vie complet du système.

C’est l’une des raisons pour lesquelles la gestion du cycle de vie du silicium est un sujet si brûlant actuellement, notamment dans le monde de la CAO électronique. Les clients peuvent utiliser le circuit intégré situé au cœur du système pour détecter les problèmes et collecter des données afin de pouvoir fabriquer plus vite de meilleurs produits. Dans ce domaine, Siemens dispose d’un portefeuille inégalé, qui nous donne une longueur d’avance sur nos concurrents dans la CAO électronique ou la PLM (Product Lifecycle Management).

Quels sont les nouveaux problèmes ou obstacles qui peuvent apparaître ?

Joseph Sawicki – Le problème de la chaîne d’approvisionnement et la distorsion qu’il entraîne sur le marché constituent des perturbations difficiles à gérer. Il est clair que les tensions commerciales actuelles créent également un environnement défavorable.

Quelle sera l’importance de l’IA dans les outils de CAO électronique ?

Joseph Sawicki – L’IA/ML est en train de devenir un élément standard des outils architecturaux de la CAO électronique, au même titre que les solveurs linéaires. Elle est omniprésente dans les outils car la CAO électronique traite de très grands ensembles de données, ce qui offre de nombreuses possibilités de recourir à des algorithmes pour discerner les relations au sein de ces données ; cela peut donc contribuer à la productivité ou à la performance des appareils.

Propos recueillis par Pascal Coutance