Mikroelektronik-Knappen. Video zur San Francisco Electronics Design Conference

    Wie kann ein Student oder Universitätsforscher eine Mikroschaltung nicht nur entwerfen, sondern auch in die Hände der Fabrik bekommen? Immerhin übersteigt der anfängliche Beitrag für die Fabrikproduktion von Mikrochips für kommerzielle Zwecke in der Regel eine Million Dollar? Glücklicherweise gibt es einen solchen Weg für viel weniger Geld - durch eine Organisation namens Europractice. Ich habe ein Videointerview mit seinem Regisseur Carl Das aufgenommen.

    Und wenn ein Student erwachsen wird und alle von seiner Firma entworfenen Kontinente mit Mikroschaltkreisen füllen möchte, aber nicht weiß, wo er anfangen soll? Und darauf habe ich eine Antwort: Ich habe auch ein Videointerview mit Mark Scrivener, Direktor von eSilicons Semiconductor Manufacturing Services, aufgenommen. Gemeinsam mit Mark haben wir nach Punkten die Kosten und Kosten des bedingten russischen Chips berechnet, der in den Jahren 2016-2020 in großen Mengen hergestellt wird.

    Diese und andere Videos habe ich auf der Design Automation Conference (DAC) aufgenommen, die letzte Woche in San Francisco stattfand. Die DAC-Konferenz konzentriert sich auf die Electronic Design Automation (EDA) -Industrie, die sich an Chip-Designer richtet. Zu den Personen, die ich letzte Woche interviewt habe, gehören Verilog-Guru für Hardwarebeschreibungssprachen, John Sanguinetti, Unternehmensleiter, die Software-Tools für Mikrochip-Entwickler, FPGA-Kartenentwickler, Alexander Galitsky, einer der Gründer der ELVIS-Mikrochip-Design-Firma, und andere Spezialisten und Geschäftsleute .

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    Also:

    Zunächst ein Videointerview mit Carl Das, dem Director von ASIC Services bei IMEC, der für das Emerging Business Program bei TSMC und Europractice IC Service verantwortlich ist. Ich entschlüssele, was es bedeutet:

    ASIC - Anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis, beispielsweise ein spezialisierter Mikroschaltkreis, der sich im iPhone befindet.

    IMEC - Interuniversity Microelectronics Center - ein universitätsübergreifendes Forschungszentrum auf dem Gebiet der Mikroelektronik, das rund 2.000 Mitarbeiter beschäftigt. Es befindet sich in Belgien und den Niederlanden und unterhält Niederlassungen in anderen Ländern.

    Emerging Business Program - wenn ein neues Unternehmen versuchen muss, Mikroschaltungen in kleinen Mengen freizugeben.

    TSMC - Taiwan Semiconductor Manufacturing Company - Der weltweit größte Auftragshersteller von Chips

    Europractice IC Service ist ein spezieller Universitätsdienst, der für relativ wenig Geld (Tausende von Euro anstelle von Hunderttausenden) Zugang zu legal lizenzierter Software für die Entwicklung von Mikrochips bietet, und wiederum für relativ wenig Geld (Zehntausende von Euro anstelle von Millionen) für die Herstellung von Mikrochips in der Fabrik.



    Und jetzt ein Videointerview mit Mark Scrivener, Director SMS Sales, eSilicon

    SMS ist Semiconductor Manufacturing Services -

    ein Unternehmen, das zu Beginn des 21. Jahrhunderts ein neues Geschäftsmodell auf den Weg gebracht hat - Services für verschiedene physikalische Aspekte des Chipdesigns, Integration mit Blöcke von verschiedenen Designern und Interaktion mit Fabriken. Diese Firma wurde berühmt, nachdem sie ASIC für iPad gemacht hatte.

    Kurz gesagt: Wenn Sie einen neuen Mikroprozessor oder DSP auf logischer Ebene entworfen haben, dessen Funktionalität in einem Simulator überprüft und festgestellt haben, dass er nach der Synthese in das Zeitbudget passt, möchten Sie sich nicht mit den physikalischen Aspekten des Chipdesigns (Ort und Route, Extraktion von Parasiten, Design) befassen Regelprüfung), und wenn Sie Rechtsstreitigkeiten mit Anwälten in anderen Ländern auf ein Mindestmaß beschränken möchten, unterschiedliche IP-Blöcke lizenzieren möchten und wenn Sie nicht wirklich gerne direkt mit Fabriken in Taiwan oder Dresden kommunizieren, ist eSilicon das Richtige für Sie.

    In dem Video zeigt Mark, wie sich ein russischer Student auf seiner Website registrieren und die Parameter des Chips eingeben kann, den er produzieren möchte (wie viele Nanometer, welche Größe, ob ein SRAM und ein analoges Teil darauf sind), welchen Tester er in der Fabrik verwenden und testen soll sowie Pläne für die Veröffentlichung in verschiedenen Jahren - 100.000 im ersten Jahr, 500.000 im zweiten usw.

    Danach wird die Website überlegen und auf vielen Seiten eine PDF-Datei erstellen, in der alle Kosten und Kosten des Chips aufgeführt sind. Insbesondere können Sie die Kosten abschätzen, mit denen Sie einige hypothetische zukünftige russische Chips produzieren können.

    И самое интересное — этот PDF файл является legally binding quote, т.е. если у школьника, играющегося с сайтом, найдется пара миллионов долларов карманных денег на начальный взнос и желание произвести чип, то eSilicon имеет юридическое обязательство предоставить ему такую возможность по опубликованной цене:

    www.esilicon.com/asic-design-services/star-online-tools/gdsii-quoting-portal



    Аналогом Europractice в США является MOSIS, а конкурентом eSilicon является в частности Open-Silicon.




    Bisher haben wir den Höhepunkt eines mikroelektronischen Projekts erörtert - die Herstellung von Mikroschaltkreisen in einer Fabrik. Wie aber beginnt ein solches Projekt?

    In den letzten 25 Jahren wurde der Entwurf der Mikroschaltung am häufigsten in der Sprache der Gerätebeschreibung Verilog (in Europa und beim Militär - VHDL) geschrieben. Danach wandelte ein spezielles Programm (Logiksynthese) den Entwurf in einen Graphen aus Drähten und logischen Grundelementen um, ein anderes Programm (statische Zeitanalyse) berichtet Für den Designer, ob er in das Geschwindigkeitsbudget passt, und das dritte Programm (Ort und Route) legt dieses Design auf der Plattform der Mikroschaltung fest.

    Wenn ein Design alle Phasen durchläuft: Verilo-Codierung, Debugging, Verifizierung, Synthese, statische Timing-Analyse, Grundrissplanung, Ort-n-Route, Parasitics-Extraktion usw. - Es stellt sich heraus, dass eine Datei namens GDSII an die Fabrik gesendet wird und die Fabrik Chips backt. Die bekanntesten Fabriken dieser Art gehören der Taiwan Semiconductor Manufacturing Company oder TSMC.

    Ich habe eine Person interviewt, die für Verilog ungefähr so ​​ist wie C Kernigan und Richie für. John Sanguinetti ist ein früher Verilog-Guru seit den 1980er Jahren, der Gründer von Chronologic Simulation, der der Welt den schnellsten Verilog-Compiled-Code-Simulator zur Verfügung stellte, der heute von den meisten großen Chip-Entwicklern verwendet wird. John begrüßte die russischen Jugendlichen, die Verilog studieren, und äußerte einige Gedanken zur Synthese auf hoher Ebene und ihrer Anwendbarkeit auf die Entwicklung von Prozessoren, die nicht in Ordnung sind:



    Ist die Hochleistungssynthese für die Entwicklung von Prozessoren ohne ordnungsgemäßen Betrieb geeignet?



    Für diejenigen Leser, die nicht wissen, wie Verilog aussieht, gebe ich eines der Beispiele, die ich für Studenten geschrieben habe, zusammen mit dem Schema, in das es übersetzt wurde („synthetisiert“):

    Modul pow_5_implementation_3
    (
        Eingangstakt,
        eingang reset_n,
        Eingabelauf,
        Eingabe [17: 0] n,
        ausgabebereit
        Ausgang [17: 0] n_pow_5
    );
        reg [4: 0] shift;
        always @ (posedge clock oder negedge reset_n)
            if (! reset_n)
                shift <= 0;
            sonst wenn (laufen)
                shift <= 5'b10000;
            sonst
                shift <= shift >> 1;
        zuweisen bereit = Schicht [0];
        reg [17: 0] r_n, mul;
        immer @ (posedge Uhr)
            if (run)
            beginne
                r_n <= n;
                mul <= n;
            ende
            sonst
            beginne
                mul <= mul * r_n;
            ende
        zuweisen n_pow_5 = mul;
    Endmodul
    




    Auf der Konferenz wurden Bücher über Verilogie verkauft:



    Und hier ist der Stand von Doulos Training, an dem Ingenieure verschiedener Unternehmen die Sprachen Verilog und VHDL, Verifikation und verwandte Technologien für Geld unterrichten. Dieses Unternehmen hat mehrere Wettbewerber, insbesondere Willamette HDL und Sutherland HDL:






    Ich habe auch die Leiter der Verifizierungsabteilung bei Synopsys getroffen. Diese Gruppe unterstützt jetzt den VCS-Verilog-Simulator.
    Der Abteilungsleiter ist Manoj Gandhi (links), Executive Vice President und General Manager der Verification Group, und rechts - Jayant Nagda, er war Anfang der 2000er Jahre der SystemVerilog-Implementierungsmanager in VCS:



    Synopsys hatte einen großen Messestand, dies ist einer der drei Cadence und Mentor Graphics sind die beiden anderen Mitglieder der Trinität:



    Cadence ist das zweitgrößte Unternehmen in der EDA- Branche . Im Dezember letzten Jahres haben sie in Moskau Seminare abgehalten, genauer gesagt bei MEPhI:



    Am Cadence-Stand zeigten sie ein neues Synthesewerkzeug namens Cadence Genus - anscheinend ein Konkurrent des Synopsys Design Compiler - des wichtigsten Logiksynthesewerkzeugs, das von ASIC-Entwicklern verwendet wird:



    Mentor Graphics - das Unternehmen Nr. 3 in EDA. Im Jahr 1996 habe ich eine Gruppe zum MIPT hinzugefügt, um Projekte für Mentor Graphics direkt von Dolgoprudny aus durchzuführen:



    Neben den drei großen Unternehmen der EDA-Branche gibt es kleinere Unternehmen, die ihre Nischen ausnutzen. Einer dieser Akteure ist SILVACO, das Programme für den physikalischen Teil der ASIC-Entwicklung entwickelt - Modellierung auf physikalischer Ebene, Überprüfung der Entwurfsregeln und Aufdeckung von Störeffekten im Nanobereich. (Diese Phase beginnt nach der Entwicklung des Designs auf einer logischen Ebene). Bei SILVACO arbeiten mehrere Russen, insbesondere Alexey Zharikov (im Video unten links) und Gayar Usmanov (rechts).

    Wir haben über folgende Themen gesprochen:

    1. Ist es möglich, Start-ups in Russland im Bereich des physischen Teils der Mikrochip-Entwicklung zu arrangieren?
    2. Was passiert in Belarus (Integral-Werk als Personalanbieter für die EDA-Industrie)?
    3. Werden durch die Präsenz einer lokalen Fabrik EDA-Unternehmen gegründet?



    Nach einem Gespräch mit dem Leiter des Unternehmens (Vorstandsvorsitzender) Iliya Pesic, SILVACO-Vorstandsvorsitzender, teilte er mir mit, dass sie nach Osteuropa expandieren und eng mit den Fabriken zusammenarbeiten, von denen sie PDK (Process Design Kit - Informationen, die für Software erforderlich sind) erhalten Entwicklungswerkzeuge zur Unterstützung der Produktion in dieser Fabrik):






    Ich nehme seit 1996 an DAC-Konferenzen teil und merke, wann bestimmte Themen in Mode kommen. Aktueller Mod - verstärktes Interesse an FPGA / FPGA. Darüber hinaus ist dieses Thema in diesem Jahr nicht nur beim DAC, sondern auch bei nicht-technischen Medien beliebt - im Zusammenhang mit dem Kauf einer FPGA-Entwicklungsfirma namens Altera durch Intel. Für 16,7 Milliarden Dollar!

    Когда в марте по интернету пошли слухи о сделке Intel-Altera, многие журналисты просто не поняли, чем занимается компания, за которую Интел решил уплатить такие бешенные деньги. Один домыслил, что Альтера якобы «главный конкурент интела по процессорам» (при том, что альтеровские FPGA — это вообще не процессоры, хотя процессор может стоять рядом с reconfigurable gates), другой — что Альтера якобы «производитель телекоммуникационного оборудования» (никакого телекоммуникационного оборудования Альтера не производит), третий — что Альтера якобы «контрактный производитель микросхем» аки TSMC (при том, что у Альтеры вообще нет своих фабрик).

    Что такое ПЛИС / FPGA я на пальцах объяснил в другом посте на Хабре — Как начать разрабатывать железо, используя ПЛИС — пошаговая инструкция. Aber lassen Sie uns diese Information noch einmal wiederholen:

    In der einfachsten Version besteht das FPGA aus einer Matrix homogener Zellen, von denen jede mit Hilfe von Multiplexern, die mit den Bits des Konfigurationsspeichers verbunden sind, in ihre Funktion geändert werden kann. Eine Zelle kann ein UND-Gatter mit vier Eingängen und einem Ausgang werden, eine andere - ein Einzelbitregister usw. Wir laden eine Folge von Bits aus dem Speicher in den Konfigurationsspeicher - und die gegebene elektronische Schaltung wird im FPGA gebildet, bei dem es sich um einen Prozessor, eine Anzeigesteuerung usw. handeln kann.

    FPGAs / FPGAs sind keine Prozessoren: Durch "Programmieren" von FPGAs (Füllen des Konfigurationsspeichers von FPGAs) erstellen Sie eine elektronische Schaltung (Hardware), während Sie beim Programmieren eines Prozessors (feste Hardware) eine Kette von sequentiellen Programmanweisungen einfügen (Software).

    Внизу — схема простейшего блока FPGA, в который входит look-up table (LUT) и flip-flop. Правда в этой схеме не показаны мультиплексоры, которые меняют функцию ячейки, и соединения с конфигурационной памятью.



    Диаграммы, иллюстрирующие структуру FPGA:



    И еще одна:



    В своих предыдущих постах про ПЛИС-ы (1, 2) я писал о студенческих FPGA платах за $80-$150-$300, а теперь посмотрим на производителей «взрослых» плат стоимостью от $5,000 до $50,000 и выше, с быстрыми и большими Xilinx Virtex-7 FPGA. Эти платы используются разработчиками ASIC-ов для прототипирования:

    Компания из Германии proFPGA:



    Компания из южной Калифорнии Dini Group:



    Компания из северной Калифорнии S2C:






    Но большие FPGA платы для меня не в новинку — еще в XX веке я участвовал в конференции FCCM (IEEE Symposium on Field-Programmable Custom Computing Machines) в Винной Стране (Wine Country), на которой треть народу были университетские исследователи, треть — проиводители больших FPGA плат и треть — товарищи из армии и ЦРУ, которые использовали эти платы для своих секретных нужд (расшифровывание, обработка сигналов и т.д. — см. ieeexplore.ieee.org/xpl/mostRecentIssue.jsp?punumber=5734&filter%3DAND%28p_IS_Number%3A15334%29&pageNumber=3 )

    А вот что было для меня в новинку в этом году — это большое количество новых компаний, которые продают в виде интеллектуальной собственности (semiconductor IP), дизайн блоков из ячеек FPGA, которые можно поместить на ASIC. Вот одна такая компания из Франции, Menta:



    Hier ist ein weiteres Flexlogix aus dem Silicon Valley:



    Und ein weiteres ist das französische ADICSYS, von dessen Gründer Peer Schmitt ich ihn interviewt habe, warum all dies benötigt wurde. Es stellt sich heraus, dass einer der Gründe für die Verwendung von FPGA auf ASIC darin besteht, dass (!) Der Chip-Designer den geheimsten Teil der Schaltung ab Werk verbergen kann (!). Typ 95% des Chips ist nicht klassifiziert, und die geheime Zustandsmaschine wird nach der Produktion geflasht, wenn der warme Chip zurückkehrt Taiwan nach Selenograd:






    Dann traf ich eine Gruppe von verschmutzten Russen, darunter Vlad und Elena Potanin, die Gründer von Viveng , einem Unternehmen , das Dienstleistungen für analoges und Mixed-Signal-Design (digital und analog) anbietet. Das Unternehmen hat seinen Sitz im Silicon Valley, bevor die Potanins bei Texas Instruments, National Semiconductor, Zilog und Angstrom arbeiteten und bei MEPhI und MIET-e studierten.

    Der Flash-Experte Alexander Kotov von Silicon Storage Technologies , der vor einigen Jahren vom Mikrochip-Hersteller Microchip Technology übernommen wurde, stieß zu Potanin . "Oh, ein weiterer russischer Mikrochip!", Rief ich aus, denn der Mikrochip ist mir vertraut, und ich hielt sogar eine Präsentation auf ihrer Konferenz in St. Petersburg .

    Hab darüber geredetÜbersetzung des Lehrbuchs Harris & Harris ins Russische, das kostenlos verteilt wird und sich mit dem Schicksal Russlands befasst.



    Und ein wenig über die Relevanz des analogen Designs - sowohl im Allgemeinen als auch für Russland im Besonderen:



    Und hier ist ein weiteres russisches Projekt am DAC-e - Black Swift Board, das in Russland am Stand von Imagination Technologies entworfen wurde. Das Board selbst ist ein wenig schwarz, es steht auf einer großen Demo:






    Ich traf auch Fumiko Suzuki, einen Berater auf dem japanischen Elektronikmarkt, der sich erneut über die Übersetzung des Schulbuchs Harris & Harris ins Russische informierte, das kostenlos verteilt wird. Ich sagte auch, dass X & X ins Japanische übersetzt wurde und erwähnte Kritiker, die behaupten, dass Russen solche Lehrbücher nur auf Englisch lesen sollten.

    Fumikos Antwort auf die Frage, ob Harris & Harris richtig übersetzt: „Natürlich, natürlich. Wenn Sie in Ihrer eigenen Sprache lesen, lernen Sie mehr. Wenn man sich daran gewöhnt hat, kann man auf Englisch lesen, aber auf jeden Fall - ein großartiges Buch. “



    Der chinesische Manager für Anwendungstechnik, Manny Wright, glaubt auch, dass Texte zu komplexen Themen für junge Studenten besser auf Chinesisch gelesen werden könnten (Harris & Harris auch ins Chinesische übersetzt):



    Und hier ist die Meinung von Link Jepson, einem Amerikaner, der aus sportlichen Gründen Russisch lernte und ungefähr eineinhalb Jahre als russischer Ingenieur in Zelenograd lebte. Link ist ein Verifikationstechniker (SystemVerilog, UVM) eines Chips, der Raytracing zur Erzeugung realistischer dreidimensionaler Bilder durchführt:

    Auf Russisch: „Das Wichtigste ist, coole Chips herzustellen, etwas Nützliches [und die Sprache ist zweitrangig].“



    In englischer Sprache über Harris & Harris:








    Aber Link, anders als alle aufgelisteten Genossen, traf ich mich nicht beim DAC, sondern bei einer Konferenz namens SVOD (Silicon Valley Open Doors), die zeitgleich mit der DAC-Konferenz stattfand, jedoch nicht in San Francisco, sondern 60 Kilometer südlich , im Museum für Computergeschichte in Mountain View. Wie Sie dem Namen ("Code") entnehmen können, ist dies eine Konferenz, die russische Startups und amerikanische Investoren zusammenbringt.

    Ich bin zu SVOD gegangen, um zufällig jemanden zu fangen, der mit russischer Elektronik zu tun hat, und um gleichzeitig einen Blick auf die russischen Geschäftsmädchen zu werfen, die normalerweise auf solchen Konferenzen rumhängen. Die Mädchen wurden sofort in der Person von Anna Degtereva gefunden, einer der Organisatoren von UTGEM'14, der ukrainischen Hightech-Konferenz, die ich in panchul.livejournal.com/390486.html beschrieben habe .

    Anna bestätigte meine Beobachtung, dass dieses Jahr viel mehr Menschen zum Arch kamen als im letzten Jahr:



    Ziemlich schnell wurden Leute aus der russischen Elektronik gefunden, vertreten durch Alexander Galitsky, eine Person mit folgender Biographie: MIET, Moskauer Institut für Physik und Technologie, Zelenograd, ELAS, Bordcomputer der Raumstation Salyut, Vereinbarung mit Sun Microsystems, Beteiligung an der Gründung der ELVIS NPO und ELVIS-PLUS , Risikokapitalfonds Almaz Capital .

    Ich habe Alexander Galitsky um seine Meinung zu folgenden Themen gebeten:

    1. Warum ist die Zusammenarbeit zwischen Imagination Technologies und der ELVIS-Unternehmensgruppe von Bedeutung? Imagination Technologies ist vor allem als Entwickler von PowerVR-GPUs im Apple iPhone sowie als Lizenznehmer für MIPS-Prozessorkerne bekannt. Die ELVIS-Unternehmensgruppe ist bekannt als Entwickler von Weltraummikroelektronik und „intelligenten Kameras“, die insbesondere zur Gewährleistung der Sicherheit des Flughafens Sheremetyevo eingesetzt werden.

    2. Wie kann die Ausbildung junger russischer Ingenieure auf dem Gebiet der Mikroelektronik verbessert werden?

    3. Wie kann ich die russischen Fabriken Mikron und Angstrom in Selenograd nutzen?

    4. Wie kann man in Russland entwickelte Mikrochips auf den Weltmarkt bringen?



    Dann ging Alexander Galitsky auf die Bühne, um aufzutreten, und ich trank Kaffee und ging nach Hause, um diesen Beitrag zu schreiben:

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    Welche Teile der Post haben Ihr Interesse geweckt?

    • 60% über die Halbleiterfertigung 39
    • 61,5% Pro Verilog 40
    • 27,6% Über EDA Company 18
    • 55,3% über FPGA 36
    • 24,6% Über Russen im DAC 16
    • 29,2% Informationen zum Harris & Harris 19- Lernprogramm
    • 13,8% über SVOD 9

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