整個半導(dǎo)體行業(yè)恐怕是使用“數(shù)字化”最少的高科技行業(yè)。對于沉浸在先進工藝節(jié)點, 先進封裝的半導(dǎo)體行業(yè)來說, 數(shù)字化顯得太大而空了。但如果我們深入觀察行業(yè)的趨勢,,發(fā)現(xiàn)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型內(nèi)涵下的各種微趨勢都在半導(dǎo)體行業(yè)內(nèi)潛移默化地發(fā)生著: 數(shù)字化的本質(zhì)是用數(shù)字來驅(qū)動整個世界的變革,數(shù)字化的過程是要建立全要素的數(shù)據(jù)模型,,數(shù)字化的目的是驅(qū)動智能決策。
數(shù)據(jù)模型是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ),。數(shù)據(jù)模型是提供全量全要素的連接和實時反饋,,在產(chǎn)品上要覆蓋設(shè)計態(tài)、制造態(tài),、運行態(tài)三個維度,。最近幾年,數(shù)字孿生(digital twin)在半導(dǎo)體業(yè)被頻頻使用,,這些都與行業(yè)的數(shù)字化驅(qū)動高度相關(guān),。在2020年8月的那篇著名的討論半導(dǎo)體行業(yè)數(shù)字孿生革命的文章中,曾提到Cadence的Frank Schirrmeister認(rèn)為數(shù)字孿生在半導(dǎo)體里有三個基礎(chǔ)元素:
一是用于開發(fā)目的的數(shù)字孿生,,這是從半導(dǎo)體的開發(fā)流程中自然產(chǎn)生出來的,它通常演化為開發(fā)流程上的數(shù)字孿生,,用軟件平臺化作為承載體,,通常是pre-silicon的;二是數(shù)據(jù)產(chǎn)生相關(guān)的數(shù)字孿生,,把整個人的活動數(shù)字化,,這個通常和post-silicon 的workflow優(yōu)化有很大的聯(lián)系,,表現(xiàn)為工作效率的提升;第三個是隨時間變化的產(chǎn)品數(shù)據(jù),,通常與產(chǎn)品生命周期的維護問題有關(guān),,是跟芯片使用相關(guān), 包含了in-field的數(shù)據(jù)。
開發(fā)端的數(shù)字孿生已經(jīng)在EDA里發(fā)芽,,AI/ML在EDA中也被用來解決各種實際具體問題,。從跟產(chǎn)品相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)角度, Synopsys 第一個提出的全硅生命周期管理(SLM)就是面向產(chǎn)品生命周期的數(shù)據(jù),從未來的角度一定是和EDA的數(shù)字孿生結(jié)合,,把數(shù)字孿生的價值最大化,。Siemens也演進出了自己的全硅生命周期解決方案(SLS)。目前階段,,量產(chǎn)的數(shù)字孿生仍然是產(chǎn)業(yè)內(nèi)關(guān)注的重點,,但是專家們也都提到半導(dǎo)體廠對良率的優(yōu)良管理導(dǎo)致不具備更全的缺陷庫提供AI 學(xué)習(xí),要想從頭積累這些缺陷在越是大的工廠里,,越是困難,。
左移(shift left)是目前半導(dǎo)體行業(yè)最有意義的詞。雖然左移和數(shù)字孿生在數(shù)字化理論上緊密結(jié)合,,但產(chǎn)業(yè)界給左移賦予了更多的現(xiàn)實意義,。任何向左轉(zhuǎn)移的努力和左移時發(fā)現(xiàn)的問題都意味著后續(xù)成本的節(jié)省已經(jīng)在整個產(chǎn)業(yè)達成共識。半導(dǎo)體價值鏈的最左端就是產(chǎn)品規(guī)范(specification),。在某些特定的應(yīng)用領(lǐng)域中,,左移可以實現(xiàn)在規(guī)范定義的時候就引入客戶及其終端使用的模型。但復(fù)雜的半導(dǎo)體行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)急需標(biāo)準(zhǔn),,只有標(biāo)準(zhǔn)才能把所有的環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)連接起來,,從而建立數(shù)字孿生??偟膩碚f,,目前階段整個產(chǎn)品鏈的左移都發(fā)生在部分易于左移的小步上,而構(gòu)建整個數(shù)字孿生以后的整體左移,,還需要基于后續(xù)成果尋找切實可行的路徑,。
如果我們做個簡單的小結(jié)就是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的整體數(shù)字化還有很遠的路要走,我們沒法重構(gòu)一個數(shù)字孿生的原因是投入產(chǎn)出比的問題,,任何數(shù)字孿生的建立必須是產(chǎn)業(yè)自然發(fā)展的產(chǎn)物,,我們有太多具體的技術(shù)挑戰(zhàn)要解決,他們的優(yōu)先級遠遠勝于我們?nèi)?gòu)建一個完整的數(shù)字孿生,。
如果拉近到中國的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),,蓬勃發(fā)展的中國設(shè)計公司正探尋著中國定義芯片的道路。大家談?wù)摰氖侨瞬拧⑿?、產(chǎn)能,、質(zhì)量提升等基礎(chǔ)問題,但當(dāng)我們和國內(nèi)設(shè)計公司的眾多CEO/CTO/COO們進行深入探討時,,發(fā)現(xiàn)這些當(dāng)家人也都在組織方法論上探索新的實現(xiàn)之路,。如果我們套用數(shù)字化轉(zhuǎn)型中最常被引用的說法“所有的企業(yè)都應(yīng)該用數(shù)字化重做一遍”的邏輯,中國的設(shè)計公司反而在最好的位置上去走數(shù)字化的道路,。然而這并不意味著中國公司不會遇到上述的挑戰(zhàn),。另一方面,雖然用數(shù)字化重構(gòu)企業(yè)是容易被認(rèn)可的概念,,但在落地上卻遇到了如何橫跨IT和業(yè)務(wù)的挑戰(zhàn),。在國際大型半導(dǎo)體公司的實踐中,轉(zhuǎn)型往往伴隨著大量對IT和平臺部門的投資,,對于業(yè)務(wù)體量還不足夠大的公司,,投入產(chǎn)出比是不能成立的。
所以數(shù)字化的轉(zhuǎn)型對中國半導(dǎo)體公司的落地點也需要是解決業(yè)務(wù)問題的,,企業(yè)從中可以收獲可負(fù)擔(dān)的用戶體驗的提升和效率提升,。根據(jù)我們的調(diào)研結(jié)果,數(shù)字化中最直接可以落地的點是workflow的優(yōu)化和數(shù)字化重構(gòu),,這個步驟和生態(tài)系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性小,,又直指中國設(shè)計公司最直接的效率和質(zhì)量的問題,是最可以實現(xiàn)的,。
我們可以看幾個具體的落地場景:
場景一
研發(fā)項目管理
芯片產(chǎn)品的研發(fā)是個復(fù)雜系統(tǒng),,需要跨部門、跨學(xué)科,、跨領(lǐng)域的研發(fā)人才緊密合作,,才能讓產(chǎn)品盡快上市,確保產(chǎn)品成功,。新時代的芯片研發(fā)也要引入敏捷開發(fā)的管理方式,,由客戶價值驅(qū)動產(chǎn)品研發(fā)及上市的流程,所以很多公司都采用了IPD 等開發(fā)管理模型,。在實踐中,,從研發(fā)產(chǎn)品管理優(yōu)化的角度,我們發(fā)現(xiàn)設(shè)計公司對跨團隊的高效,、合規(guī)地合作有幾方面的共性:
1
公司需引入軟件工具作為芯片產(chǎn)品研發(fā)管理體系的承載體,,使研發(fā)過程具有統(tǒng)一的流程框架,確保公司研發(fā)團隊使用“共同語言”,。
2
以研發(fā)項目號與芯片料號出發(fā)進行研發(fā)管理,,讓市場,、產(chǎn)品,、研發(fā),、測試、應(yīng)用在產(chǎn)品目標(biāo)上對齊,。圍繞產(chǎn)品規(guī)范,,各部門能異步開發(fā),在每個關(guān)鍵節(jié)點同步對齊,,縮短開發(fā)周期,。
3
項目管理和產(chǎn)品管理需要緊密結(jié)合,產(chǎn)品生命周期階段與項目任務(wù)強相關(guān),。項目管理的變動能同步產(chǎn)品變更,,讓產(chǎn)品出貨合規(guī),降低產(chǎn)品風(fēng)險,。
4
建立有效數(shù)據(jù)中臺將產(chǎn)品全生命周期數(shù)據(jù)管理起來,,形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)。一方面,,確保產(chǎn)品合規(guī),,所有問題可追蹤;另一方面,,也能有效地為下次產(chǎn)品研發(fā)過程優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐,。
這些優(yōu)化的角度都需要適用于半導(dǎo)體芯片設(shè)計行業(yè)的研發(fā)管理軟件結(jié)合業(yè)務(wù)進行輔助實現(xiàn);而傳統(tǒng)的通用項目管理或產(chǎn)品管理系統(tǒng)經(jīng)常會造成管理系統(tǒng)和實際工程師使用的具體工具脫節(jié),,為了滿足管理要求而讓工程師大量手工操作管理系統(tǒng),,很容易造成線上線下兩層皮,線上數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,,無法輔助決策,,線下徒增任務(wù),難以推進實現(xiàn),。
場景二
研發(fā)測試協(xié)同
芯片研發(fā)是個軟硬協(xié)同的過程,。所有的設(shè)計工作都是軟的,一旦芯片回來, 硬件的實際情況要能夠迅速反饋給設(shè)計人員,,測試人員就肩負(fù)著快速完成準(zhǔn)確測試,,收集有價值數(shù)據(jù)的艱巨任務(wù),這些數(shù)據(jù)就是要給芯片實際能力做個準(zhǔn)確的畫像,。所以短時間內(nèi)收集大量的多維度的數(shù)據(jù)是研發(fā)人員需要的,。從研發(fā)和測試優(yōu)化的角度,有幾個方面:
1
測試規(guī)范左移,,測試開發(fā)左移,。
2
測試方法的標(biāo)準(zhǔn)化,,保證測試的質(zhì)量和測試能力建立在組織上。
3
測試數(shù)據(jù)收集自動化,。
4
數(shù)據(jù)分析可視化,、自動化。
5
數(shù)據(jù)報告自動化,。
6
失效模式模型積累,。
過去設(shè)計公司研發(fā)測試這個影響Time to Market的關(guān)鍵環(huán)節(jié)沒有軟件工具的概念,而以上的這些優(yōu)化的角度都可以通過先進的測試軟件流程工具來輔助實現(xiàn),。
場景三
以數(shù)據(jù)為中心的
協(xié)同數(shù)據(jù)分析和審核
設(shè)計公司需要建立以Spec和數(shù)據(jù)為中心的運行機制,,驅(qū)動各個部門下一步的工作執(zhí)行。中心化的數(shù)據(jù)審核和數(shù)據(jù)分析是驅(qū)動數(shù)字化運作重要一環(huán),。例如:
1
通過以Spec為中心的運作機制貫穿產(chǎn)品開發(fā)周期,,協(xié)同各部門定義Design Plan, DV Plan, Validation Plan, Test Plan,可靠性計劃,,量產(chǎn)計劃等,。
2
在新產(chǎn)品開發(fā)的各個關(guān)鍵節(jié)點,進行有效的數(shù)據(jù)報告并建立數(shù)據(jù)評審機制,,保證數(shù)據(jù)結(jié)果合規(guī),,項目進度可視,數(shù)據(jù)可追溯,。
3
基于各個環(huán)節(jié)充分收集的數(shù)據(jù),,協(xié)同決策下一階段的計劃設(shè)計,例如實驗室驗證的Full Char結(jié)果指導(dǎo)量產(chǎn)測試的Limit設(shè)計與量產(chǎn)用例的設(shè)計,。
4
將所有的數(shù)據(jù)結(jié)果進行深度挖掘,,建立有效的工程問題庫,幫助工程知識建立到系統(tǒng)中,。
最先進的軟件方法可以使以上場景中的工作流程實現(xiàn)敏捷化和高效化,。國際大廠的流程優(yōu)化實踐開始于十?dāng)?shù)年前,通常由IT或軟件平臺部門在業(yè)務(wù)演進過程中逐步實施,。由于實施的過程需要對業(yè)務(wù)的高度理解,,歷時周期都比較長,并且需要在反復(fù)迭代中演進,。今天的中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),,沒有十年的時間來循序漸進,我們需要整個產(chǎn)業(yè)做共同的基礎(chǔ)積累,,并且運用中國先進的軟件能力將這些積累作為產(chǎn)業(yè)的共同資產(chǎn),。如何將軟件技術(shù)和半導(dǎo)體業(yè)務(wù)深入理解緊密結(jié)合,即使在全球范圍之內(nèi),,也是個巨大的挑戰(zhàn),。完成這個任務(wù)的前提是這個工作必然是從產(chǎn)業(yè)內(nèi)生長出來的, 從小到大地解決實際產(chǎn)業(yè)和技術(shù)問題逐漸做全,。
孤波科技作為一家專業(yè)研究半導(dǎo)體公司效能提升的公司,聚焦于研發(fā)半導(dǎo)體設(shè)計公司各個環(huán)節(jié)上的先進軟件工具,。孤波科技的團隊匯集了來自半導(dǎo)體測試,、半導(dǎo)體數(shù)據(jù)分析和互聯(lián)網(wǎng)軟件領(lǐng)域的專家,把產(chǎn)業(yè)知識和軟件行業(yè)的產(chǎn)品定義方法論融合在一起,,為中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)定制軟件產(chǎn)品并賦能客戶落地,。孤波科技目前已經(jīng)和很多國內(nèi)一線設(shè)計公司合作,,完善半導(dǎo)體設(shè)計公司workflow上的軟件工具鏈,,推動中國半導(dǎo)體公司的高速發(fā)展。
作為體外生長的賦能部門,,孤波經(jīng)常被問到如何保護設(shè)計公司的數(shù)據(jù)和核心know-how,,我們會在后面的文章里回答這兩個問題。