Itelma 26 янв 2021 в 09:07

Куда движется электронная промышленность

11 мин

4.9K

Блог компании НПП ИТЭЛМАПроизводство и разработка электроники*ПроцессорыАвтомобильные гаджетыТранспорт

Перевод

Подробное интервью с профессором Технологического Института Джорджии Ариджитом Райчоудхури о том, куда движется электронная промышленность и о каких технологиях инженерам стоит быть в курсе.

EE Times и EDN выпустят серию интервью с членами редакции EDN. Одним из наших первых гостей стал Ариджит Райчоудхури, профессор школы электротехники и компьютерной инженерии в Технологическом Институте Джорджии. Ариджит стал обладателем награды IEEE/ACM «Innovator Under 40 Award» 2018 на конференции по автоматизации инженерных процессов, именно там корреспонденты EE Times с ним и познакомились. В разговоре с Райчоудхури приняли участие главный редактор EDN Ричард Куиннелл и заместитель главного редактора Aspencore Media Джунко Йошида.

По словам Ариджита, преподавателя курсов по СБМИ и эксперта в области обработки цифровых и смешанных сигналов, сейчас на острие инженерии интегральных микросхем находится технология упаковки чипов (packaging technologies).

Святым граалем разработки СБМИ (VLSI) является интеграция. Жизнь следующего поколения микросхем зависит от появления прорывов именно в области интеграции. Исторически так сложилось, что в контексте преодоления проблем развития интеграции специалисты в области СБМИ зависят от прогресса в области узлов обработки. Впрочем, времена меняются.

Представители индустрии понимают, что развитие технологий в соответствии с законом Мура замедляется. Судя по всему, отрасль не будет сопротивляться неминуемым переменам, и в частности – переходу от техпроцессов к технологиям упаковки.

Райчоудхури – один из немногих, кто обратил внимание на этот тренд. Он сказал нам, что упаковка – это та область, в которой инженеры должны разбираться.

В качестве примера Ариджит привел процессоры AMD Zen и Intel Lakefield. Райчоудхури отметил, что в процессорах Lakefield Intel использует передовую технологию интеграции (advanced package integration technology) под названием Foveros. «AMD используют аналогичную технологию для объединения 7-нм процессоров с 10-нм модулями ввода-вывода, применяя технологии интеграции на уровне пакетов – это помогает им повышать производительность всей системы. В настоящее время, их флагманским продуктов является Zen 2», – добавил Райчоудхури.

Говоря проще, ведущие производители процессоров, ориентирующиеся на будущее, «стремятся к гетерогенной интеграции пакетов» (heterogeneous integration of the package).

Акцент в области переовых технология для микросхем смещается с техпроцессов на упаковку. По словам Райчоудхури, проблема в том, что «немногие понимают, как будут происходить эти перемены – по крайней мере в США». Он также отметил компанию TSMC – по его мнению, «она лучше других справляется с существующими задачами» и позволяет отрасли понимать «устройство кристаллов, а не устройство упаковки».

В ходе интервью Ариджит также отметил, что в мире инженерии очень важно «соединять точки». Один из очевидных примеров – объединение школьной теории с промышленной инженерией. Другое дело – понимать зависимость между технологическим бизнесом и оценками Уолл-стрит. В то время как на конференциях ISSCC или VLSI инженеры рассматривают работы, связанные с передовыми технологиями, существует разрыв между продвинутыми техническими статьями и учебниками по основам инженерии, и этот разрыв нуждается в прояснении. Райчоудхури отметил, что преодолеть этот разрыв помогут публикации таких ресурсов как EDN, а также аналитика новостей технологий и бизнеса от EE Times.

Технология всенаправленных соединений Omni-Directional Interconnect (ODI) обеспечивает максимальную плотность упаковки (по сравнению с другими технологиями, испытываемыми в лабораториях Intel) (Источник: Intel)

В ходе разговора мы обсудили преподаванием электронной инженерии в условиях пандемии, масштабирование транзисторов, новые области знаний, которые предстоит освоить разработчикам СБМИ следующих поколений, а также выяснили какие студенты инженерных специальностей скорее всего добьются успеха.

Ниже приводится отрывок из нашего разговора.

Как вы преподаете во время пандемии?

Джунко Йошида: Привет, Ариджит, как ты? Я вижу, что ты дома. Институт проводит занятия?

Ариджит Райчоудхури: мы закончили [курсы] буквально позавчера. Мы перешли на удаленное обучение в середине марта, так мы работали почти шесть месяцев.

У нас есть студенты из самых разных стран… Из Китая, из Вьетнама… Так что удивительно слышать, как студент с западного побережья говорит «Ого, будет непросто».

Джунко Йошида: Итак, как ты преподаешь в режиме онлайн?

Ариджит Райчоудхури: Мы заранее записываем лекции на видео и выкладываем их в сеть. Далее, мы по расписанию созваниваемся с помощью bluejeans.com, Microsoft Teams или чего-то подобного. Затем мы проводим консультации. Я не читаю всю лекцию, а просто отвечаю на вопросы. Пока что все проходило нормально. Не сказал бы, что все очень плохо, в целом все в порядке.

Впрочем, сейчас можно заметить, что у многих студентов нет нормального подключения к интернету.

Эта проблема возникает даже в нашей стране. Некоторые студенты находятся в сельской местности, и у них нет стабильного интернета. А еще, как вы знаете, пару недель назад там прошли торнадо. Некоторые из наших студентов живут на юге Джорджии, и их дома были повреждены, а электричество отключено… Это просто бардак.

Джунко Йошида: Да уж. Итак, несмотря на все технологические достижения, мы все еще находимся во власти природы, не так ли?

Ариджит Райчоудхури: Безусловно, да.

Информационный разрыв

Ричард Куиннелл: Итак, наша цель в Aspencore – выявить разрыв между теми знаниями, которые наши читатели получают в школе, и тем, что им понадобится в работе. Ты – преподаватель, говорят ли тебе студенты что-то вроде «Черт, как бы я хотел узнать это еще в школе»?

Ариджит Райчоудхури: Есть одна вещь, на которую студенты всегда обращают внимание, и она может зависеть от курса и преподавателя.

Ричард Куиннелл (слева), Ариджит Райчоудхури (справа сверху), Джунко Йошида (справа внизу)

Студентам всегда интересно понять, как то, что они узнали в классе, применимо к реальной жизни. [Им интересно] где применяются различные фундаментальные методы, и они сравнивают их с тем, чему их научили. С этим мы часто сталкиваемся в академических кругах.

Некоторые ученые перешли из академической среды в индустрию, и они в этом лучше разбираются… Думаю, студентам (особенно бакалаврам) интересно изучать то, что применяется в индустрии, потому что их интересует поиск работы в будущем.

Кроме того, некоторые из наших курсов фундаментальны. Например, мы не можем убрать из учебной программы преобразования Лапласа или Фурье.

Ричард Куиннелл: Значит их нужно преподавать и дальше.

Ариджит Райчоудхури: Верно. Но иногда трудно объяснить их применение в реальной жизни. Студенты всегда ищут способы связать теорию с практикой.

Вы спрашивали меня о моих связях с EDN. Я читаю EDN, не знаю, с 2001 года.

Я работал в TI задолго до того, как пошел в аспирантуру. Первый проект, который я там сделал, получил награду за инновации от EDN. Это было еще в 2003 году. Эту награду получил не только я, она командная. Это была первая награда, которую я получил в своей жизни, так что было круто.

Setup and Hold Time

Ричард Куиннелл: Кстати о EDN, одной из самых популярных была статья о «Setup and Hold Time». Собственно, очень популярны были основы этой темы.

Ариджит Райчоудхури: Да, да [кивает]

Ричард Куиннелл: Так где же нам взять еще таких материалов?

Ариджит Райчоудхури: Отличный вопрос. Я отвожу около 20% своего нынешнего курса по СБМИ на обсуждение Setup and Hold Time. Я не понимал, насколько сложна эта тема, пока не начал работать в индустрии. Эта тема очень важна в разработке триггеров – вам нужно понимать как синхронизировать их стадии, чтобы получить лучшее время удержания.

Такие вещи можно понять лишь применив их на практике, увидев как они работают и выпустив миллионы и миллиарды единиц продуктов, в которых они используются. Далее, нам нужно будет, чтобы кто-то об этом написал. Нужен человек, который хорошо понимает теорию, а также понимает, как она применяется на практике. Этого не хватает в учебниках и большинстве статей.

2D, 2.5D и 3D интеграция

Ричард Куиннелл: В академическом мире для публикации книги нужно время. На разработку курса, охватывающего некоторую технологию, также требуется время. Есть ли какие-то темы, вокруг которых ты хотел бы построить курс?

Ариджит Райчоудхури: Например, о современных технологиях и о том, что люди считают, что масштабирование транзисторов подходит к концу (что бы это ни значило).

С технологической точки зрения масштабирование движется не так быстро, как хотелось бы. Впрочем, в областях технологий памяти или, например, технологий линейных транзисторов, происходит много нового. В этих конкретных областях технологии развиваются очень быстро. А хороших книг по этим темам нет потому что все это черная магия, о которой говорят люди, работающие в индустрии.

… Еще одна тема, которая (как мне кажется) не освещена в литературе так, как следовало бы, – это интеграция.

2D, 2.5D, 3D и так далее. У всех есть вопросы: что это и для чего используется?

Впрочем, [когда дело доходит до обсуждения в индустрии] существует определенный оптимизм. Они говорят о слоях схем и слоях транзисторов, чего никогда не будет. Даже если это возможно с точки зрения технологии, это невозможно экономически. Даже для создания сиюминутных средств для решения задач – как было с чиплетами, которыми занималась Intel. Я не думаю, что на эту тему есть хорошие книги.

Переход от техпроцессов к упаковке

Ричард Куиннелл: Есть ли новые технологии, которые, по вашему мнению, должны быть выделены? Должны лии мы должны привлечь внимание людей, или же подготовить их к использованию этих технологий?

Вещи вроде квантовых компьютеров привлекают много внимания, но на самом деле, мы начали обсуждать их 10 лет назад. Мы спрашиваем – есть ли технологии, которые к нам ближе? Такие, о которых мы можем сказать, что в ближайшие год или два над ними нужно будет поработать, а пока – вот информация, чтобы с ними познакомиться.

Ариджит Райчоудхури: Думаю, что такой технологией является упаковка – инженерам нужно в ней разбираться. Я сейчас слежу за этим трендом, взгляните на Zen от AMD или Lakefield от Intel – все дело в гетерогенной интеграции пакетов.

Многие инженеры в этих компаниях будут применять свои знания и навыки для разработки более плотной упаковки своих процессоров – я вижу так.

Многие из наших исследовательских программ [в Технологическом Институте Джорджии] финансируются представителями индустрии. Так что, я вижу, что многие компании просят нас обратить на все это внимание… Работать с точки зрения инженерии и обработки.

Пока что не очень понятно (по крайней мере, в США) как будет происходить этот переход. Думаю, TSMC неплохо работает над тем, чтобы люди смогли понять переход от кристаллов к упаковке. И я думаю, что это очень перспективная отрасль, к которой нужно быть готовыми.

Наибольшие шансы на успех

Джунко Йошида: Когда ты, как профессор, видишь, что студент начинает работать (например, в TI), как ты думаешь, какие общие знания ему (или ей) нужны? Какие базовые знания (помимо своей специальности) стоить стремиться получить?

Ариджит Райчоудхури: Думаю, что если человек преуспевает в работе в этой отрасли, то у него есть широкое понимание множества тем. Сейчас я советую своим студентам проходить курсы по разным направлениям, а не только касающиеся области их исследований. Хороший пример – специалисты, занимающиеся техпроцессами. Им нужно хорошо разбираться и в физике, и в химии.

Людям, работающим с устройствами, действительно необходимо понимать материалы. Если у них нет этих знаний, то это проблема. Специалистам по материалам труднее разбираться в устройствах и технологиях.

Джунко Йошида: Специалисты по материалам не смогут разобраться в устройствах? Думаю, ты предвзят, ха-ха, но ничего страшного.

Ариджит Райчоудхури: Думаю, понимание основ химии будет очень полезно. Поскольку меняется парадигма технологий, мы ищем новые материалы.

Точно так же я думаю, что проектировщики схем (и особенно разработчики аналоговых устройств) не имеют математической базы, либо уже забыли ее. Так что я думаю, что если они придут в TI или другую подобную компанию, то им придется переучиваться.

Порой у людей есть необходимый набор навыков, но нет общих инженерных знаний – математики, физики и химии, которые часто пригождаются.

Джунко Йошида: Когда ты пришел в TI, ты был совсем молод. У тебя тогда еще не было Phd?

Ариджит Райчоудхури: Нет.

Джунко Йошида: Нет? Ладно. Итак, когда ты пришел в компанию, ты думал, что хотел бы узнать какие-то вещи раньше?

Ариджит Райчоудхури с микрофоном на DAC в 2018 году

Ариджит Райчоудхури: У меня были все базовые знания, но я не знал как соединить все эти точки между собой.

Как этот конкретный материал связан с другим? Думаю, в колледже этому не научиться, потому что все эти курсы разделены по семестрам. В какой-то момент все эти знания должны объединиться во что-то цельное. В первые 6 или 8 месяцев в TI я пытался понять найти связи и зависимости между всеми этими компонентами.

В настоящее время университеты пытаются внедрять больше практических курсов по дизайну на старших курсах (и даже у аспирантов), и я думаю, что это поможет.

У некоторых людей есть естественный навык взламывать и писать ПО, разбирать различные вещи и собирать их обратно. Я думаю, что такие люди – лучшие инженеры. Когда соберут все воедино, они смогут здорово пользоваться всеми своими знаниями.

Таким образом, я думаю, что важно внедрять больше вертикальных проектов и курсов.

Новые курсы

Джунко Йошида: Последний вопрос. Сейчас ты разрабатываешь новые курсы, как ты думаешь, какие темы в следующем году будут обязательными для изучения?

Ариджит Райчоудхури: Я рассказываю об интегральных микросхемах. С точки зрения этих курсов, думаю многие студенты уже хорошо подкованы. Им просто интересно как работают инструменты автоматизации проектирования электроники.

Например, им может быть интересно узнать о новинках от Synopsys, или о новых инструментах, которые создает Cadence… И они хотят просто выполнять проекты и получать новые навыки.

На самом деле, я возьму отпуск на осенний семестр – я хочу создать новый курс для весеннего семестра, и буду читать его, когда вернусь. Когда аспиранты (а я в основном преподаю аспирантам) выпускаются, не имея хорошего понимания методов работы с сигналами и шамами – это проблема. Особенно для инженеров микросхем.

В области СБМИ хороших фундаментальных курсов немного – в основном из-за отсутствия спроса со стороны студентов. Они просто хотят изучать то, что расширит их набор навыков.

Они просто не понимают, что эти навыки появятся вскоре после выпуска. На самом деле, им нужны фундаментальные знания.

Если вы взглянете на учебную программу курсов по СБМИ, почти ни в одном из них не рассказывают об основах схемотехнического проектирования (и так по всей стране).

Ричард Куиннелл/ Джунко Йошида: Ариджит, большое спасибо за твое время.

Вакансии

НПП ИТЭЛМА всегда рада молодым специалистам, выпускникам автомобильных, технических вузов, а также физико-математических факультетов любых других высших учебных заведений.

У вас будет возможность разрабатывать софт разного уровня, тестировать, запускать в производство и видеть в действии готовые автомобильные изделия, к созданию которых вы приложили руку.

В компании организован специальный испытательный центр, дающий возможность проводить исследования в области управления ДВС, в том числе и в составе автомобиля. Испытательная лаборатория включает моторные боксы, барабанные стенды, температурную и климатическую установки, вибрационный стенд, камеру соляного тумана, рентгеновскую установку и другое специализированное оборудование.

Если вам интересно попробовать свои силы в решении тех задач, которые у нас есть, пишите в личку.

О компании ИТЭЛМА

Мы большая компания-разработчик automotive компонентов. В компании трудится около 2500 сотрудников, в том числе 650 инженеров.

Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.

У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.

Список полезных публикаций на Хабре

Теги:

Хабы: