Die Entschlüsselung der Semicon-Geschichte Teil 1: Eine VLSI-Perspektive

Halbleiter, oft auch als Mikrochips oder integrierte Schaltkreise (ICs) bezeichnet, sind eines der größten Wunderwerke der modernen Technik. Heute werden täglich über 100 Milliarden Halbleiter auf der ganzen Welt verwendet.

In dieser vierteiligen Blogserie, an der mehrere Autoren beteiligt sind, werden wir uns auf eine Reise begeben, um mehr über diese zukunftsträchtige Technologie, ihre gegenwärtigen Erfolge und die zukünftigen Möglichkeiten für noch nie dagewesene Fortschritte zu erfahren.

Halbleiter haben nicht nur die modernen Gadgets zur Realität werden lassen, sondern auch dafür gesorgt, dass diese Geräte immer kleiner, billiger, leistungsfähiger und für die Öffentlichkeit leicht zugänglich wurden. Im Jahr 1984 beispielsweise wogen Mobiltelefone fast 2 Pfund, kosteten 4.000 USD und konnten nur eine Ladung halten, die zum Sprechen für 30 Minuten am Stück ausreichte. Die heutigen Smartphones, einschließlich faltbarer Geräte, haben seitdem einen gigantischen Sprung in Bezug auf Design und Kommunikationsmöglichkeiten gemacht.

Halbleiter werden bei künftigen technologischen Fortschritten eine Schlüsselrolle spielen, da sie die Grundlage für Technologien wie 5G, KI, digitale Fertigung und Medizintechnik bilden. Bis 2025 wird die Zahl der weltweit installierten IoT-Geräte (Internet der Dinge) voraussichtlich 74 Milliardenübersteigen . Bis 2030 wird diese Zahl voraussichtlich 125 Milliarden erreichen. Je zahlreicher diese Geräte werden, desto mehr wird sich die Halbleitertechnologie durchsetzen, was zum jetzigen Zeitpunkt eine ausgemachte Sache ist.

Es ist keine Überraschung, dass der Halbleiterindustrie in naher Zukunft ein immenses Wachstum prognostiziert wird. Ein Gartner-Bericht geht davon aus, dass die Branche im Jahr 2022 weltweit um 7,4 %wachsen wird . In einem anderen Bericht von McKinsey wird vorausgesagt, dass die Branche in diesem Jahrzehnt ein konstantes Wachstum verzeichnen und sich im Jahr 2030 zu einer Billionen-Dollar-Industrie entwickeln wird .

Die Halbleiterverarbeitung ist hauptsächlich in vier vertikalen Bereichen tätig, nämlich:

• Software-Integration in sehr großem Maßstab (VLSI)
• Systementwurf
• Plattform-Software
• Validierung

Kurz gesagt, bezieht sichVLSI auf den Prozess, durch den Millionen von Transistoren zusammengeführt und in einen einzigen Halbleiterchip integriert werden. Das Design von Hardwaresystemen umfasst den Prozess der Entwicklung kompakter, agiler und energieeffizienter ICs, um die Marktnachfrage zu befriedigen. Wenn wir über Plattformsoftware als Komponente sprechen, meinen wir damit eine innovative Plattformsoftwarelösung. Eine solche Lösung muss Halbleiterunternehmen in die Lage versetzen, qualitativ hochwertige Produkte mit einem hohen Grad an Design-Erfolg zu wettbewerbsfähigen Preisen herzustellen. Die Validierung schließlich ist die Vertikale, in der ein Halbleiterchip in einem Laboraufbau getestet wird, um verschiedene Aspekte der funktionalen Korrektheit zu validieren.

In diesem ersten Teil der Serie steht die VLSI-Technologie im Mittelpunkt.

Bei der Very Large Scale Integration handelt es sich um eine Technologie, die es einem IC-Entwickler ermöglicht, viele Peripheriegeräte wie CPU, RAM und ROM in einen einzigen Chip zu integrieren. Bei der Entwicklung eines IC werden Millionen von Transistoren in einem einzigen Chip kombiniert.

Die Technologie kam erstmals in den 1970er Jahren zum Einsatz, als Kommunikationstechnologien und komplexe Halbleiter entwickelt wurden. Mit der Zeit wurden elektronische Geräte immer handlicher, tragbarer und zugänglicher, und die unglaubliche Entwicklung in dieser Branche in den letzten fünf Jahrzehnten ist den Fortschritten der VLSI-Technologie zu verdanken. Einfach ausgedrückt, kann VLSI als das Rückgrat der Halbleiterindustrie angesehen werden.

Gegenwärtig wird diese Technologie in der zellularen Kommunikation und in Geräten wie Smartphones eingesetzt, um unübertroffene Tragbarkeit, Anwendungszugriff und Verarbeitungsmöglichkeiten zu bieten. Tragbare elektronische Geräte wie Laptops, Smartphones und Geräte mit automatisierten Anwendungen wie Kühlschränke, Klimaanlagen und Waschmaschinen sind nur einige der Echtzeitanwendungen von VLSI. VLSI-Schaltungen werden in allen elektronischen Geräten verwendet, z. B. Mikroprozessoren in einem Computer, Chips in einer Digitalkamera oder Grafikkarte und eingebettete Prozessoren in Kraftfahrzeugen.

Die wichtigsten Vorteile der VLSI-Technologie sind:

• Unvergleichliche Verkleinerung der Schaltkreise
• Bessere Kosteneffizienz für Gadgets
• Schnellere Arbeitsgeschwindigkeit der Schaltkreise
• Geringerer Energiebedarf als bei einzelnen Komponenten
• Hohe Gerätezuverlässigkeit
• Geringerer Platzbedarf und Förderung der Miniaturisierung

L&T Technology Services (LTTS) hat im Bereich VLSI mehrere innovative geistige Eigentumsformen entwickelt, die einige der wichtigsten Anforderungen der heutigen Halbleiterindustrie erfüllen. Unsere VLSI-Designs in Bereichen wie 3D-Kameras, Spracherkennung, intelligente Brillen und offene Netzwerkkonnektivität tragen dazu bei, die Halbleiterindustrie auf bisher unerforschte Pfade zu führen.

Mit mehr als 2.000 Chip-Ingenieuren rund um den Globus und einer zukunftsweisenden F&E-Infrastruktur entwickelt LTTS Produkte der nächsten Generation für zahlreiche Anwendungen in Branchen von der Medizin- und Automobilindustrie bis hin zur Telekommunikation und Unterhaltungselektronik.

Das ganzheitliche Halbleiterangebot von LTTS umfasst Systembibliotheken und Stacks, Linux-Kernel- und Gerätetreiberentwicklung, Hardware-Abstraktions-Engines und eine Hardware-Plattform. Der VLSI-Bereich, der sich auf Design, Pre-Silicon-Verifikation, DFX/Physical Design, Field Programmable Gate Array (FPGA)-Design und Pre- und Post-Silicon-Validierung spezialisiert hat, wird von einem Team aus über 650 Ingenieuren geleitet. Das Unternehmen bietet schlüsselfertige Frontend- und Backend-Designservices und hat eine Bindungsrate von 80 %.

Im Rahmen eines Großauftrags hat LTTS einem seiner geschätzten Kunden durch sein VLSI-Fachwissen geholfen, seine Ziele zu erreichen.

Die Halbleiterindustrie steht an vorderster Front, wenn es darum geht, die größte Ära des technologischen Fortschritts einzuläuten. Sie hat die Kommunikation, die Unterhaltung, das Reisen, die Arbeit und die Behandlung von Krankheiten systematisch revolutioniert, um nur einige Schlüsselbereiche unseres Lebens zu nennen. Es wird erwartet, dass Halbleiter ganze Industriezweige verändern werden, von der Medizin und der Energieversorgung bis hin zur Unterhaltungselektronik und der Luft- und Raumfahrt, und wir werden ihr volles Potenzial erst noch erleben. Durch ständige Innovation wird die Halbleiterindustrie auch in Zukunft das Wirtschaftswachstum ankurbeln, Arbeitsplätze schaffen und Technologien entwickeln, die für eine Zukunft der unbegrenzten Möglichkeiten erforderlich sind.

Lesen Sie hierTeil II unserer Blogserie über Halbleiter, in dem wir uns mit Systemdesign beschäftigen .