半导体制程工艺这一论题，能够说是久说不腻，国际领先的半导体厂商在这方面的抢夺也是前赴后继，这种你争我夺，你来立异我来推翻的局势关于CPU, FPGA和ASIC芯片来说，就犹如“红牛”一般，是这些芯片历久弥新，狂奔向前的首要驱动力。下面就随嵌入式小编一起来了解一下相关内容吧。
可是世事无肯定，现在许多运用的开展程度和功用与工艺制程的关联度越来越低，现已很难称之为首要驱动力了。
运用关于芯片制程的需求化程度见证了硬件的开展进程，背面折射出的是硬件从通用硬件选用定制化软件，到以较少的硬件能耗加之专门化的差异化硬件完成的特有的功用和极致功用，这一弯曲而又繁复的开展进程。
在曩昔的十年里，这十年简直等同于智能手机开展的十年，值得注意的一个开展趋势是，许多的硬件功用都能够经过软件的迭代加以完成，本来冗杂的硬件功用被更简略更新和修正的软件所代替，而更加先进的功用则被添加进去。这种近乎“长江后浪推前浪”般的代替趋势，在现在硬件的开展中也是清楚明了的。
可是用软件的办法来完成硬件的功用，缺陷也很显着，与传统的硬件完成功用来说，软件会比较缓慢，也会耗费更多的动力，并且安全性也比较差。
可是由于并不是每一个新的工艺节点，在功率和功用方面都有十分显着的进步，芯片制作商们就会在这个时分经过软件的办法来完成某些功用和功用方面的进步。
这种完成办法在许多运用程序中是清楚明了的，特别显着的是在数据中心的运用。数据中心关于功用的需求十分巨大。“摩尔定律正在不断放缓。”微软Azure的根底设施工程师 Kushagra Vaid表明，“不难发现CPU的发布速度正在逐步放缓。在触及CPU的时分难免会遇到规划瓶颈。这个时分由于本来的规划现已达到了高峰，功用方面也遭到了应战，每个晶体管的本钱也在逐步添加。这就使得人们不得不寻觅新的办法来处理问题。而在云核算傍边存在着许多的涣散的负荷作业，这些作业很难在通用的CPU上高效运转。”
关于云核算这个职业来说，它不仅仅依靠硬件也不仅仅是依靠软件，而是经过软件界说硬件的办法来完成某些功用，这首要包含以下几点：
首要，这一需求使得客户比以往都更加挨近移动芯片以及硬件规划，芯片制作商将会更多地参加到终端商场傍边。这种参加程度比之前任何时分都要高。
其次，需求经过硬件软件的一起规划来完成某一个需求，而不是经过其间的一个。这就使得硬件和软件有必要一起进行改动。
第三，云核算的需求更加强掉个性化的规划，而不是普世的硬件规划。
终究，云核算商场的需求导致的芯片公司和体系规划公司在战略方面产生了很大的改动。
“依据以上这些要素，许多公司将会在确认他们的软件需求之后，才会去挑选所需求的处理器。” ARM的商场开展高档总监Bill Neifert表明。“可是咱们看到的是这些厂商真的考虑他们需求的是什么，他们需求完成什么，然后依据这些需求，挑选终究的处理器。”
约束这些挑选的一个首要要素是功用。可是具有挖苦意味的是，关于ARM来说，它的首要特点是低功耗。所以在规划傍边，咱们会发现，关于特定运用的处理器来说往往是确认功率的低功耗处理器。Bill Neifert表明表明：“做出这些挑选的人往往不会挑选比较高端的处理器。他们或许比较先进的处理器，然后在处理器的根底之上，经过修正软件的办法来完成更好的运用硬件。所以咱们现在看到的一个趋势，便是许多厂商正在运用更小的处理器，然后经过优化软件的办法来完成一起处理多个使命的意图。”
需求了解的是，软件的功率是十分重要的，由于关于任何一个处理器来说，没有一个处理器能够一起运载一百种以上的程序。许多情况下，一起处理三、四个程序就能够了。
这一观念在整个半导体职业的开展中得到了很好的反映。“你会看到在不同的运用傍边，会选用不同功用和不同作业负载的芯片。”netspeed的体系商场营销和事务开展副总裁Anush Mohandass表明。
未来也将会呈现更多的芯片用于图画处理、SQL和机器学习。关于不同的运用不同的作业负载来说，芯片厂商将会选用不同的芯片，或许是依据这些特别的运用来规划或许定制一些芯片。
更多的商场，更多的挑选
以上这些商场改动的根底是半导体商场正产生着巨大改动。由于依据咱们以往的经历能够看出，没有任何一个新的渠道能够只运用单一的处理器来规划和驱动数以亿级的芯片出售。在手机芯片商场也是如此，苹果和三星现已占有了高端的智能手机商场。而在中低端商场则有更多的智能手机公司，比如华为、oppo、vivo、小米等等，这些公司都选用了不同的手机芯片。
图一、智能手机厂商的商场占有率
这并不意味着半导体需求在不断的萎缩，事实上也并非如此。近年来的数据显现，半导体商场的开展特别微弱。
可是咱们也应该能够注意到。没有任何一个新的渠道能够滋生出像智能手机商场那么多的芯片规划量。那么关于规划量低于智能手机的新的商场来说，是否选用新的工艺节点，其影响就不是那么显着了。
所以最近的一个趋势是，IEEE正在企图，不去规划一个简略的半导体开展路线图，而是分解成涵盖了更多的开展范畴的技能蓝图。现在来说，未来半导体的要点开展范畴包含大数据分析、特征辨认、自动驾驶、虚拟和增强显现等等。
“现在更多的是用运用驱动咱们创造出更多的产品和技能。”IEEE的Tom Conte以为，“越来越多的商场开端规划更加详细的开展路线图。”他指出了一个比如，比如说在日本，日本正在开发自己的运用驱动半导体路线图，他们称之为日本的体系和设备开展路线图。
这种详细的开展路线图关于不同的运用来说十分重要，也将会极大地推进这些新的运用的开展。
“关于比如移动和根底设施运用来说，就有必要着重功用。”Cadence的总裁兼首席执行官Lip Bu Tan表明。“在这些范畴，工艺制程将会从现在的10纳米开展到7纳米乃至到今后的5纳米。可是这些范畴也会面临一些应战，功用、功耗和价格也会跟着工艺的进步而进步，开展速度也会逐步放缓，本钱也一定会上升。所以在之前的一段时刻，咱们能够发现许多公司都在置疑是否需求从16纳米过渡到7纳米，由于他们没有看到这一工艺带来的巨大的功用和功率的进步，究竟能否进步他们的成绩。或许是越过一些节点。相反呢?促进这些芯片公司挑选更高的制作工艺的是新的产品和新的运用什么时分到来。这些新的产品和运用在发开发周期功用和功率上究竟有哪些详细的需求。能够说关于这些公司来说，完成相同方针，能够选用多种的办法。”
IP的约束
另一方面，咱们也应当了解，假如需求开发下一个节点。IP的可用性也是需求处理的一个问题。
开发新的技能节点往往意味着需求开发新的IP。关于芯片厂商来说，在最先进的工艺节点上开发IP本钱是十分贵重的，而成果往往是不确认的，其危险是十分高的。有时分完成同一个方针，其进程或许是彻底不同的，比如说为了完成某一个工艺，它所选用的IP也或许是不同的。
另一方面，在规划的进程中，最先进的节点的规划进程往往是十分杂乱的。
“你需求一些超高功用的IP，无论是模块仍是接口，你也需求弄清楚什么是合格的。” eSilicon的营销副总裁Mike Gianfagna表明。“这是决议是否扩展规划其间一部分。你有必要要证明这个IP能够运用，可是实际往往是严酷的，这种主意过于完美，在实际傍边你会发现，当咱们需求从一个节点过渡到下一个工艺节点的时分，你有必要在各个方面都进行优化和改进，比如说你需求对电源和信号的完整性及优化。”
这就使得IP办理反常的困难。”处理IP问题仅仅其间一部分。“ClioSoft营销副总裁Ranjit Adhikary表明。各种IP的集成，也会带来不同的问题。比如说在10纳米和7纳米工艺上或许许多IP都现已被考虑了，可是不同版别的IP也或许会带来问题，所以说在这进程中咱们需求对不同版别的IP进行比较。
杂乱性和不确认性
在微控制器的国际里，也有必要面临这些问题。咱们在将不同IP整合的进程中，就会产生这样或那样的的集成和子体系，这时分所要面临的就不是单子个IP。
“现在的微控制器一般都会树立不同类型的衔接，构建不同类型的可扩展体系。”Aldec的硬件部分总经理Zibi Zalewski表明。“而终究微控制器的装备是依据方针商场和客户的需求决议的。体系的可伸缩性。使得在规划和杂乱程度上都不同以往。”
此外，一个项意图杂乱性并不彻底由硬件方面决议，硬件也不再是首要的决议要素，软件方面有或许会给整个项目带来极大的危险和杂乱性。由于项目不仅仅触及到晶体管的数量，一起也触及许多软件方面的东西。
关于每一个新的工艺节点来说，都存在着许多的不确认性。许多芯片厂商在进行研制的时分都承
认这是作业中最大的应战之一。可是也有许多工作正在改动。
首要，每一个新的工艺节点都会形成许多要素产生改动。这就使得越来越多的工作简略犯错。
其次，商场自身也在不断产生的改动。许多新的范畴都在不断产生，新的范畴或许与以往的PC、智能手机、平板电脑等等开展的途径彻底不同。能否习惯这些新的开展趋势也是一个很大的问题。比如说，最新的轿车的开展，就与智能手机不同。由于他们不需求支撑发短信或许查找这些功用。
落后的价值往往是十分贵重的。所以其时软件被规划出来的时分便是用来处理这一问题的，它能够更快的更新迭代，也能够发挥十分重要的作用，由于软件的更改比硬件要简略得多，这也是为什么FPGA越来越遭到欢迎的原因之一，由于FPGA能够更改软件。
能够更改软件，这一点特别重要，由于未来的半导体商场开展范畴许多都是敏捷改动的，如自动驾驶轿车、医疗、工业电子以及人工智能。“这些新的商场往往需求不同的协议和接口，如此多的协议和接口会带来许多问题。”Achronix的体系架构师Kent Orthner表明。怎么处理这些问题呢?经过软件的办法来简化整个进程便是很好的办法。所以现在许多公司都期望经过可编程性来处理相似的问题，比如说将软件写入轿车，经过算法的更新来完成新的功用。
怎么处理大数据问题
影响摩尔定律的另一个方面是数据的爆破。从PC商场呈现开展至今，人们一向都在争辩是否要会集或许是分发数据。尽管这些争辩傍边有许多是带有政治性质的。可是IT部分关于移动用户以及生态体系的情绪，对移动设备制作商及其生态体系而言，这些争辩现在大多都没有成果。
究竟朴实的数据，假如在本地处理的话会更加有用。可是实际上，数据的处理往往需求更加杂乱的进程，芯片需求对某些类型的数据进行优化，而不是简略的处理。
“这就迫使整个数据处理的进程产生改动。”Rambus的营销处理方案副总裁Steven Woo表明。“摩尔定律在很大程度上并不适用于现代的技能。大数据的添加速度远远超过了处理速度。假如你想处理这些急速添加的数据，或许是来查找他们就需求选用彻底不同的体系结构。”
其间需求考虑的一点是，将多少数据传输到内存以及在本地存储多少数据。“在本地存储数据需求占有许多的存储空间。”ArterisIP的营销副总裁Kurt Shuler表明，“当你将这些数据添加到内存时，你需求作出挑选，究竟这些数据是否能够取得有用的使用。”
因而，一般情况下咱们并不会将一切的内容都发送到内存，咱们会经过多级缓存和署理缓存的办法将这些数据从存储芯片传输到不同的设备中。尽管这些技能很大程度上仍然是依据冯诺依曼架构的，可是能够说它是彻底不同的别的一个版别。最大的差异在于，咱们是依据数据的视点来遵从它是怎么移动的。而不是从芯片的架构来考虑这些软件的问题。实际上这种数据处理办法给软件界说架构带来了很大的问题，可是关于芯片来说带来的问题都十分小。
安全性
另一方面，约束影响这些发挥作用的一个新的要素是安全性。一方面，与硬件比较，软件往往需求一个十分谨慎的架构才干完成安全性。另一方面，软件能够经过网络的办法进行长途破解，这就会添加许多本钱。这也是为什么现在为止软件仍然遭到约束的原因。
咱们能够选用各式各样的技能来完成芯片的安全。问题在于许多公司并不想在芯片的安全性方面支付很大的价值。许多厂商只要在它的芯片安全遭到要挟的时分才会考虑在新品傍边参加安全维护功用。
Synopsys,的董事长兼首席执行官Aart de Geus也赞同这一观念，“这是一个很杂乱的问题，”他表明。“安全性往往触及硬件和软件两个方面。可是最大的缝隙往往一起触及软件和硬件。这关于许多公司来说是很难以了解的，也是十分新颖的问题。看看现在许多的黑客，你会发现他们的技能都很杂乱。要处理安全性问题，办法有许多种。首要，咱们能够在体系的根底上树立安全屏障来确保体系安全，至少能够使得体系遵从安全规矩。其次，也能够经过硬件的办法来完成安全。在咱们所触摸的客户中就有许多公司。在软件进步行了许多的出资来树立安全性。可是咱们也发现单个的公司，并不能够改动整个现状，仍是需求许多标准化的东西。”
尽管如此，安全，现已成为了软件驱动规划中需求考虑的要素之一。
自动化东西
清楚明了的是从工程的视点来看，许多方针都是相同的。就摩尔定律来看，其最首要的便是完成更小、更快、更低本钱、更高功用。其间高功用、更小是永久不会产生改动的两个要素。
跟着摩尔定律的逐步放缓，真实应战摩尔定律的是经济效益，这也是 EDA 公司看到的一个巨大的时机。
“有时分小的架构能够在功用和功耗方面取得令人惊喜的作用。”OneSpin的营销副总裁Dave Kelf表明。“这就像高档的归纳东西，有时分也能够有所作为相同，这样的东西能够改动规划的周期，将更多的时刻从规划中解放出来，以取得更好的功用。”
一方面，这种办法能够很好的满意关于新工艺的需求。另一方面更快的东西。和关于这些东西的更好的运用的培训一些能够削减在规划方面花费的时刻和金钱。
定论
从短期的开展来，摩尔定律仍然是能够存活的，至少还能够开展到5纳米，乃至是更低。可是它的开展越来越缓慢，也越来越困难，本钱也越来越高，与许多特定商场的需求更加不匹配。
越来越多的处理方案需求为特定的商场来进行特别的规划，比如说不同架构、选用软件界说的组件或许更适合某些特定的商场。“一刀切”的年代现已完毕了。半导体范畴普世的规划，关于特定商场来说并不是那么重要。
