新一代芯片设计系统 应用或成发展关键

　　半导体进入10纳米制程以下后，要顾及的不只是硬件开发，同样也得顾及装置的应用与周边科技。而愈是先进的制程，效能就越得靠应用和软体来表现出来。

　　据Semiconductor Engineering报导指出，目前芯片产品设计主要有三大考量，一是成本，二是效能，三是功耗。几乎所有芯片设计都得符合功率预算（Power Budget），包括电费、数据中心的散热成本、或能源采集成本等等。

　　摩尔定律发展速度开始减缓，也愈来愈难实现最初的预言，因此产业界也不得不展开许多转型。Microsemi技术长Jim Aralis表示，产业正经历前所未有的转型，由于制程限制与相关成本关系，芯片的传统设计与使用方式也不得不改变。

　　从芯片层级来看，可发现芯片设计愈来愈异质化，而在电路层级方面，则为了确保产品规模更进一步发展，而愈趋模拟化。除此之外，存储器也愈来愈重要，包括最佳存储器类型以及存储器的资料路径结构。

　　混合存储器立方（HMC）、高频宽存储器（HBM）等新式存储器结构也开启芯片速度的新可能性。就连嵌入式快闪存储器也开始转向更安全、高密度的替代方案，例如一次性可程式化存储器。

　　进入物联网（IoT）时代，尤其是在工业应用与新型消费者应用部份，设计密度也成为关键议题。有许多应用都属于程式码密集型，得在存储器内设定许多程式码，即时执行芯片内建存储器电脑运算。

　　而由于物联网所需处理的资料量庞大，芯片密度也变得更加重要。此外，云端服务器与路由器也需要即时电脑运算，而这也需要更大的存储器密度。物联网与科技趋势影响所及不只限于硬件，而是影响整个半导体生态系统。

　　传统半导体产业当中，芯片只要做得愈小、愈快、且密度愈高、成本愈低即可。然在万物联网新时代，制程微缩将不再是万用解决方案，半导体不论在材料、微影、制造方面都得有进展，芯片不再是唯一需要改进之处。

　　专家分析认为，半导体业创新会从系统、应用、软体层级开始，尤其是在万物联网当中，将有许多低阶、低复杂度、功能有限的装置，而这些装置又将与复杂的服务器、网路装置进行连结。

　　10纳米以下芯片制程也将受限于物联网应用装置体积，即使产业开始拓展应用发展，早期开发成本也将相当昂贵。因此，为了缩短上市时间、增加产品稳定性，市场也开始出现愈来愈多可程式化的解决方案。

　　像是2.5D与扇出型（fan-out）等先进封装以及专用的FPGA，Marvell的模组芯片架构MoChi与台积电的整合式扇出型晶圆InFo都属于此类。

　　未来芯片设计也将愈来愈仰赖第三方IP，而由于关键IP的研发成本高昂，IP的成本与可取得性也将决定芯片的效能、成本以及晶圆代工选择。其他的商业模式则包括自行开发IP并整合入FPGA、封装或复杂的SoC，或者厂商也可自行开发在不同处理器上运行的运算式。

　　总结而言，半导体设计具备多重面向，可从商业、技术及需求等层面来看，并不只是有了产品就自然会有需求如此简单。芯片不论在成本与经济上都有重大改变，而厂商得思考何种模式是最具成本效益、可套用于多种应用的最佳解决方案。