La consolidación y la desaceleración de la innovación en el mercado de semiconductores ha creado un panorama en el que los chips actuales tienen un diseño tan cercano que casi se comercializan. Sin embargo, con un número creciente de fabricantes de productos que buscan interrumpir su mercado empujando funciones más variadas y complejas al borde, la necesidad de innovación nunca ha sido tan grande.
El impacto de esta innovación podría ser enorme. Es factible que el caso de negocios para incorporar el aprendizaje automático complejo en Edge pueda evolucionar rápidamente. Esto significa que la mayoría de los cerebros de su asistente virtual, por ejemplo, pueden estar en la sala de estar en lugar de en la nube, lo que es deseable tanto desde el punto de vista del rendimiento como de la privacidad.
Mantenga a sus amigos cerca, mantenga sus dispositivos Edge más cerca
El diseño de semiconductores para dispositivos Edge es intrínsecamente complejo, donde a menudo existe la necesidad de incluir características analógicas (sensores, radios, etc.) y digitales (cálculo, memoria, etc.) en el mismo silicio, con un dispositivo de señal mixta. Sin embargo, aquí es donde la física entra en conflicto con la economía. En estas condiciones, los principios comerciales fundamentales del diseño de chips semiconductores ya no son relevantes.
Los dispositivos de señal mixta son un compromiso inherente, con la solución lo suficientemente buena para cada función, pero óptima para ninguno. Este alto nivel de integración aumenta los costes de desarrollo y los chips deben servir tantas aplicaciones como sea posible para crear un retorno de la inversión. Si se van a mejorar las funciones digitales para incorporar las últimas arquitecturas de aprendizaje automático en transistores más pequeños, entonces se debe repetir gran parte de esta inversión.
Desafortunadamente para los fabricantes de productos, una gran cantidad de funcionalidades de chips tampoco se utilizan, lo que crea una pérdida innecesaria de efectivo y energía. Entonces, ¿cómo las compañías de semiconductores rompen este molde y ofrecen un diseño de silicio rico en características que también lleva los parámetros de bajo costo al extremo? Esto no solo es la clave para desbloquear una gran cantidad de nuevas aplicaciones de IoT, sino que también puede transformar la ventaja competitiva de las compañías de semiconductores.
Un área de innovación de bajo costo en Edge se refiere a la desagregación de los mundos analógico y digital. Los aspectos críticos del rendimiento analógico se logran más fácilmente con tamaños más grandes, para proporcionar los altos niveles de precisión y los bajos niveles de ruido requeridos. Por otro lado, las características digitales se están desarrollando cada vez más en tamaños de características más pequeños para reducir el coste y el tamaño. Por lo tanto, los dispositivos de señal mixta generalmente significan pagar por un tamaño de función pequeño que, en el mejor de los casos, no ofrece ningún beneficio para las funciones analógicas y, en el peor de los casos, disminuye el rendimiento con un aumento significativo de costes.
Además, cada vez que un fabricante de productos o una empresa de semiconductores quiere mejorar la funcionalidad digital, se debe rediseñar todo el chip, incluida la IP analógica. Es un ejercicio lento y extremadamente costoso. Este proceso de rediseño también conlleva un riesgo indebido debido a la cantidad de tecnologías involucradas en el mantenimiento del rendimiento analógico, en presencia de componentes digitales de alta densidad.
Desglose del chip
Enfrentados a este desafío, un número creciente de compañías de semiconductores y fabricantes de productos están considerando los "chiplets" como una solución. Esta estrategia se refiere a la desagregación de funciones en piezas separadas de silicio.
La arquitectura de chiplet es muy similar al enfoque modular de un PC: tiene una placa de procesador, tarjeta de sonido y tarjeta gráfica, y solo necesita cambiar un elemento para actualizar. Cada chiplet puede diseñarse y fabricarse para ofrecer un rendimiento óptimo para una función específica de un dispositivo específico. La combinación de estas funciones en un dispositivo de borde ofrece muchas ventajas sobre el diseño tradicional de semiconductores monolíticos. Las mejoras en la conectividad entre chips, con un coste reducido, hacen que los chiplets sean económicamente atractivos para un conjunto más amplio de aplicaciones.
En primer lugar, solo se incluyen las funciones específicas necesarias para el dispositivo, eliminando el costo innecesario y el espacio de las funciones no utilizadas asociadas con el silicio comercializado. Las variaciones del producto se gestionan mediante la elección de los chiplets combinados, en lugar de la necesidad de alterar el diseño del chip en sí. La mejora de las funciones digitales se puede hacer de forma independiente, reduciendo significativamente el coste y el riesgo de volver a crear un chip completo. Esto trae enormes beneficios al acelerar el tiempo de comercialización, superando con creces cualquier enfoque tradicional.
Estos enfoques están destinados a cambiar fundamentalmente la economía del diseño de semiconductores, llevando los parámetros de bajo costo al extremo y ayudando a los fabricantes de productos a transformar sus mercados con IoT disruptivo.
Por Rob Milner, jefe de conectividad en Cambridge Consultants. Es un líder tecnológico con casi dos décadas de experiencia en el desarrollo de productos conectados. Su enfoque actual está en la conectividad de bajo coste. Rob proporciona liderazgo estratégico y tecnológico en grandes y ambiciosos programas de desarrollo transformacional.