L’industria dei chip fra mito e realtà

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Per Hanns J. Windele, vicepresidente Europa di Mentor Graphics, il comparto non ha raggiunto la maturità e può ancora crescere. I tool Eda permetteranno di contenere l’esplosione dei costi di progettazione

Hanno ragione coloro che affermano che il mercato dei semiconduttori si trova di fronte a un rallentamento nell’adozione delle nuove tecnologie e che il comparto sta subendo un processo di consolidamento verso uno scenario formato da pochi attori? Si dice che il trend di sviluppo dell’industria dei chip, nel lungo termine, somiglierà sempre più a quello di altri settori industriali maturi, che registrano tassi annuali di crescita (Cagr) contenuti. E anche che i crescenti costi di design dei semiconduttori stanno sempre più rendendo la progettazione dei chip abbordabile solo dalle realtà di maggiori dimensioni e che le aziende di progettazione, per quanto riguarda l’uso dei tool Eda, stanno muovendosi verso processi di design basati su modelli ‘single-vendor’.

Non hanno ragione. Hanns J. Windele, vicepresidente Europa di Mentor Graphics, non è d’accordo con questa visione a tinte fosche del settore, fatta di asserzioni che, certo, corrispondono a un diffuso senso comune fra gli addetti ai lavori. Nella propria presentazione e business analysis davanti alla folta e attenta platea del Solutions Expo 2009 traccia un quadro del tutto diverso. Soprattutto teso a sfatare miti e smontare certe frequenti affermazioni a favore della tesi che il processo di adozione delle tecnologie abbia subito una battuta d’arresto. Ad esempio quelle di illustri analisti, secondo cui la legge di Moore è caduta, perché si è rallentato il ritmo rispetto a quando ci si muoveva con decisione verso geometrie più miniaturizzate e wafer di più grandi dimensioni. O quelle di alcuni produttori di attrezzature, per i quali gli utenti stanno ritardando il passaggio a nuove tecnologie, perché preferiscono far leva su quelle esistenti e rimandare l’introduzione di nuovi prodotti. O che l’industria dei semiconduttori nel prossimo futuro sarà guidata più dalle leggi dell’economia che dalle innovazioni della tecnologia.

Hanns J. Windele, vicepresidente Europa di Mentor Graphics

Wingele mostra dati da cui emerge che così non è. In realtà l’adozione di tecnologie a semiconduttore ‘leading-edge’ nella sostanza starebbe procedendo allo stesso ritmo del passato. Dopotutto, la nuova generazione di processori quad core Itanium, nome in codice Tukwila, di cui è prevista la produzione nel primo trimestre del prossimo anno, ha raggiunto i due miliardi di transistor. E poi, per il momento, non vi sarebbero nemmeno reali evidenze di un processo di consolidamento del comparto, se si osserva il dinamismo dei modelli di business (fabless, fablite) e anche come, nel corso degli ultimi trent’anni, lo scettro di numero uno del settore non sia sempre rimasto nelle mani dello stesso produttore di chip.

Non appare nemmeno ammissibile che il mercato dei semiconduttori stia segnando un trend di espansione che a lungo termine sarà simile a quello di altri comparti che hanno ormai raggiunto la maturità. Perché, in realtà, la crescita del volume di transistor per unità e la riduzione del loro costo è in grado di produrre un Cagr più elevato (35%), rendendo unico questo mercato. Ad esempio, la riduzione del costo per megabyte delle memorie Dram (prezzo per unità ai livelli del 1986) e la loro evoluzione verso le tecnologie ‘non volatile’ (flash) come le Nand sta guidando verso nuove architetture e applicazioni (ad es. Ipod) e facendo raggiungere alti volumi a settori di prodotti come quello delle fotocamere digitali.

C’è poi da considerare l’espansione di fatturato registrata dai dispositivi ‘special purpose’ o ‘application specific’ come gli Assp o gli Asic. Questi ultimi, a loro volta, nel campo delle telecomunicazioni mobili hanno reso possibile la realizzazione e commercializzazione di telefoni cellulari a bassissimo costo, come quelli di Spice lanciati a un prezzo sotto i 20 dollari e meritevoli di aver fatto crescere di oltre 31 milioni (nell’ultimo trimestre dei 2008) il numero degli abbonati ai servizi di telefonia mobile in India. In ogni caso l’evoluzione dei semiconduttori produce una crescita nel comparto dei terminali mobile anche in altri segmenti di prodotti, appartenenti all’area ‘high end’, come i telefoni cellulari di fascia alta (smartphone), che stanno anch’essi guadagnando quote di mercato.

Più in generale, nel campo della progettazione dei chip, una delle sfide maggiori da affrontare sta diventando sempre di più il controllo dei consumi di energia. «Se non si fa partire il design dalla valutazione delle caratteristiche ‘low power’ a livello di sistema – sottolinea Windele in un incontro con la stampa a margine del convegno – non si potrà mai ottenere un buon progetto dal punto di vista dei bassi consumi di energia». Per abbassare i consumi, la tecnica è cercare di ridurre l’alimentazione o addirittura spegnerla su un’intera parte del chip quando questa non viene utilizzata. Ma fare ciò, dato il continuo aumento della complessità dei SoC, richiede fin dalle prime fasi di avvio del progetto la presa in considerazione di molti fattori, per far fronte ai diversi problemi tecnici (leakage, integrità del segnale con geometrie sempre più miniaturizzate, ecc.) da risolvere. Qui l’approccio che Mentor punta sempre più ad adottare è quello di tipo ‘system level’, supportato da metodologie come il ‘transaction level modeling’ (Tlm) e da un processo di simulazione e verifica da compiersi secondo un modello di design ‘before silicon’che arriva a coprire l’intero sistema, completo di tutti gli algoritmi e componenti hardware e software.

Tool Eda verso un’offerta multi-vendor
Luce e positività per il mercato ‘electronic design automation’ nella prospettiva di Windele. Secondo il vicepresidente Europa di Mentor Graphics, la realtà è che nell’industria dei semiconduttori lo sviluppo degli standard aperti di progettazione faciliterà l’adozione di tool e soluzioni Eda ‘best-in-class’ di tipo multi-vendor, fornite da una miriade di aziende innovative presenti nel campo. E questo sta accadendo perché il settore Eda richiede forte specializzazione e competenza, aprendo numerose nicchie e segmenti di utenza che, malgrado i loro sforzi, i tre big player (Cadence, Mentor e Synopsys) non riusciranno a coprire in maniera completa. Che il settore non sia maturo, dice Windele, lo dimostrano i dati secondo cui, già due anni fa, il numero di vendor attivi superava i 500. Inoltre, spiega, il ‘churn rate’ del mercato Eda, cioè il tasso di abbandono del settore da parte dei fornitori di tool, viene spesso confuso con il consolidamento del comparto. Il dato importante da osservare è invece che nel costo previsto per la progettazione di nuovi SoC (System-on-Chip), che entro tre anni (2012) supererà i 100 milioni di dollari, la componente relativa al software rappresenta via via quella più consistente. E ciò a causa del continuo aumento di complessità dei System-on-Chip. Si assiste inoltre a un’incessante innovazione nel software embedded, perché oggi la differenziazione dei prodotti non si ottiene sul software di base, ma sulle applicazioni specifiche che su questo si appoggiano. Dunque, conclude Windele, in prospettiva c’è da attendersi da parte del mercato una crescente attenzione sui tool di sviluppo per il software embedded.

Giorgio Fusari

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