汤姆·贝克利,凯蒂丝
在20世纪60年代,美国卡通摩登家族的对我们未来的预测非常准确。今天,我们触手可及的几乎都是他们的发明,只有一项除外,那就是飞行汽车。然而,我们正在朝着这一突破前进,遵循一个简单而重要的原则:系统设计支持。在本次演示中,您将了解Cadence如何通过利用复杂的EDA解决方案、高性能IP和战略合作伙伴(包括MathWorks)的力量,解决设计和验证构成系统设计支持的众多电子学科的挑战。金宝搏官方网站我们一起努力,把童年的梦想变成现实。
因此,今天我很高兴能在这里与大家见面。
所以定制IC -这是射频设计,模拟设计,定制数字设计,IC封装设计,以及Cadence研发部门的印刷电路板设计团队。这个团队大约有1100名电气工程师、软件开发人员和设计师。所以几年前,正好是三年前,我开始与MathWorks的领导会面,试图找出如何更好地将系统级世界与世界连接起来——我们还好吗?没有。我们有事。
如何将系统级和体系结构级的世界与详细的电子实现、分析和验证的世界连接起来。我将在几分钟内就我们正在展开的伟大伙伴关系多谈一点。
我今天的演讲有三个部分。第一部分会有点像玛丽安的演讲,顺便说一下,她的演讲很精彩;我从电气工程的角度,特别是从半导体的角度,了解了很多趋势。然后我会告诉你一点关于凯蒂丝的事。我将保持简短,没有大的营销演讲。那不是我。
然后,我们将讨论自动驾驶汽车和一些新的设计结构,我们看到一些客户正在展开,特别是由先进节点半导体驱动。
你们可以看到,希望一切正常。你可能会认为这是一个有点奇怪的主题标题。飞行汽车是怎么回事?我想向你假设,人们一直在梦想未来,并将科学应用于未来很长时间了。如果你回想一下那些伟大的作家,比如艾萨克·阿西莫夫,或者罗伯特·海因莱因,或者乌苏拉·k·勒奎恩,或者雷·布拉德伯里,他们都是展望未来的伟大科学家。
今天,随着复杂机械先进节点半导体和复杂软件的融合,以及在边缘、雾中和云中的连接能力,我们可以让未来成为现实。玛丽安谈到了一些正在出现的机会。
你们中的一些人可能在研究自动驾驶汽车。有人在研究自动驾驶汽车的某些方面吗?来吧。来吧。有些人是。我是。对吧?所以你会让像我这样的人有可能骑着四个轮子走进客厅,说:“Alexa,带我去洛杉矶。”然后我会工作,睡觉,玩耍,或者做白日梦,就像你们中的一些人现在开始做的那样。
我就不用担心发生意外了。路线将被优化。但你不可能走到那个坐着轮子的客厅里说:“好吧,谷歌,带我去伦敦。”这仍然是一次飞行。现在,这里有多少人喜欢去机场,过安检,登机,拿一小包椒盐卷饼,在飞机上上厕所,排着长长的队——这个等式有问题。它有点问题。
所以我想告诉你们,我们的挑战是超越无人驾驶汽车,进入飞行汽车。几分钟后再详细讲。
所以我们今天有这个巨大的机会,因为有工程梦想家,像威廉·肖克利,他在20世纪40年代后期在贝尔实验室,创造了第一个商业晶体管。肖克利的实验室里充满了伟大的工程师。他们被称为肖克利八人组。20世纪50年代末,他们离开了诺贝尔奖获得者导师的实验室,成立了一家标志性的公司,名为仙童半导体(Fairchild Semiconductor)。
现在,随着时间的推移,这群人又一次分散了。在这个分散的集团中,出现了更多标志性的公司:英特尔、AMD、Xicore、Teledyne、国家半导体公司等等。那时,我只是个小孩子。我会让你找出贝克利家谁是我。现在,我看着孩子们,看着我的孙子们。他们在ipad上玩游戏,对吧?我玩的是蚀刻素描。
但我想说的是,当时的这个工具,这个玩具一定是有先见之明的。它使用磁力。它使用沙子或硅。也许早在那时,我就梦想着自己的第一次巡回赛。
在20世纪60年代早期,有一部很受欢迎的美国动画片叫做摩登家族的.有人记得吗?有人记得摩登家族的?我记得我和我的兄弟姐妹在一台很大的黑白电视上看的,很大的阴极射线电视。我们每周都会聚在一起看这一集。是关于未来的。
你知道吗?他们预测了智能手表、家里的机器人、FaceTime、平板电视,每一集都有——嗯,我猜他们还用家里的传感器和远处的医生进行远程诊断。但每一集都有那个私人飞行器。虽然汽车还不能飞起来,但我想说——我想谈谈汽车工业是如何转型的。将会有大赢家,也会有很多输家,对于目前的在位者来说,这是非常可怕的,因为在这方面正在发生什么变化。
我们经历了一场农业革命。我们经历了工业革命。1981年,我在佛罗里达州墨尔本一个叫哈里斯半导体的地方开始从事半导体行业。我们在做双极和BiCMOS,航天飞机的硬设计和卡纳维拉尔角的其他东西。在过去的35年里,我目睹了电子和半导体领域的许多发展。
我从没见过这么大的机会。这是不可思议的,正在发生的事情,从无人驾驶汽车到物联网,就像玛丽安说的,从智能家居到智能建筑,到智能城市,机器人,等等。在数量惊人的细分领域,将出现爆炸性增长。当然,AR和VR已经在发展。
从英伟达(NVIDIA)到优步(Uber),到特斯拉(Tesla),再到丰田(Toyota),整个汽车行业及其层级正在重塑。如果我们只看半导体含量,从今天到下一个十年,它将增长4倍。想想看。在接下来的十年里,将有四种以上的半导体进入这些汽车。
我们来谈谈机器人,玛丽安讲过一点。中国和日本对个人辅助机器人的投资令人难以置信,因为人口结构,因为人口老龄化。这一领域将从目前的低数百万单位增长到数十亿单位。现在,想想新的半导体板、系统的数量,所有必须建立的控制系统,机器学习,深度学习将因此展开。
我不像玛丽安那样谈论明智的健康。我没有谈论无人机。我没有讲所有其他的应用,包括将要展开的应用。今天发生的事情令人难以置信。
这些系统的核心是下一代半导体,这些半导体是这些系统的大脑,与无处不在的高性能内存一起处理,使这成为现实。这些都很难设计。所以我们今天在设计,我们有10纳米的产品,我们有7纳米的设计,我们有5纳米的测试芯片,正如我们谈论的那样。
对于我们这些器件物理学家来说,我们意识到我追求了35年的摩尔定律,即通过缩小晶体管和缩小互连,晶体管每隔一年就会翻倍,这将达到CMOS的基本极限,可能只有2纳米。就是这样。但这还没完。那我们就多去多去。它将是多模,多技术,3D堆叠,等等。你们都是这个等式的一部分。
但这很贵。然而,这只是令人难以置信的技术堆栈和软件堆栈中的一小部分,模拟和数字信号穿越芯片、包、模块、板和电子控制单元,为复杂的软件堆栈提供动力。因此,在信号完整性、电源完整性、电磁等方面都面临挑战。
这和凯蒂丝有什么关系?让我们进入我演讲的第二部分。我会给你一段简短的视频,介绍凯蒂丝是谁,我们是做什么的。我想你们对我们有一些了解,但我们将从正在展开的无人驾驶汽车的角度来做这件事。
我之前提到过我的团队中有1100名研发工程师。你会注意到,这大约是Cadence公司研发工程师的四分之一。所以其他组织开发了用于usb的IP,那就是HDMI, SATA, PCI Express,以及我们提供给半导体公司的更多,他们围绕这些来构建他们的IP。
其他小组致力于数字设计、数字分析和数字验证。然后当我们把它和定制编织在一起时,我们就有了一个混合信号的世界。其他团队实际上使用我们的软件来开发芯片、封装、电路板和开发硬件加速器和硬件模拟器的系统。所以像苹果、谷歌、高通或华为这样的系统公司可以在开发软件的同时共同设计硬件。
我们生活在一个纳米世界里,你们大多数人也生活在一个纳米世界里,这就是为什么我们可以制造这些正在展开的不可思议的产品。下载188bet金宝搏如果你考虑一下闪存,64g,三星最新的产品,它的尺寸是10纳米。它有多少个晶体管?有人知道吗?5120亿年。5120亿年。它使用了10纳米的栅极尺寸。
它被称为FinFET结构。这是我们用光刻技术做的3D结构。你可以看到在闸门的两侧是鳍,源头和排水管。现在,让我们把所有这些都看清楚一点。5120亿个晶体管。把地球上的人口乘以68,让每个人都生活在四分之一的空间里。对我来说就像坐飞机一样。
10纳米的栅极尺寸。拿一根猫须,用你最好的菜刀,把它切成两半一万次。我否认任何健康方面的问题与你的手指可能展开。但这就是世界,这就是为什么我们今天的机遇如此重要。
现在,我们不能独自完成所有这些,所以我们有很多合作伙伴。这个我以后再讲。当然MathWorks对我们来说是一个很好的合作伙伴。但是电气工程师把所有的晶体管都连接起来。从IP和他们自己的IP开始,他们将其连接在一起。很多IP来自一个叫ARM的公司。你对他们也很熟悉。
然后他们在它周围放上包装,然后他们把它装进电路板,然后这些电路板装进电子控制单元等等。让我来谈谈MathWorks在这个等式中的位置。我想你知道。
今天我们和MathWorks有两种紧密合作的方式,我想今天晚些时候会有一个关于这方面的演讲。第一个是在芯片层面,你可以看到集成电路和高级节点的设计都是关于大数据的,正在开发的数百万乃至数十亿个晶体管。因此,我们需要MATLAB和Simulink在我们的环境中的强大功能,因为开发正在进行中。金宝app
我们使用MathWorks的另一种方式是在板级,我们在做建模,我们在做板级的联合仿真,使用Simulink和我们的板级模拟器PSpice。金宝app
现在,如果我们看一下这个板层,这是电动汽车的高级动力结构。当然,实际发生的是模拟和数字电路,以及软件,实际控制电机和执行器。在玛丽安的演讲中,我们看到了不同的观点。这里真正的关键是从分析的角度理解影响,这就是我们可以用Simulink将架构系统级带入晶体管级设计和备份的世界的地方。金宝app
如果你正在设计一种先进的节点半导体,或任何半导体,特别是如果它上面有模拟或射频电路,你就处于一个权衡的世界。你要权衡功率、性能、面积、转换速率和电压。你会在那个芯片上有多个电源架构。你必须处理的弯角和问题的数量会激增,在高级节点中,它真的会激增。
你生成了千兆字节,千兆字节,千兆字节——50、100、200千兆字节的数据在一个芯片上工作。这就是MATLAB,在我们的Virtuoso定制环境中的强大之处。那么如何解析这些数据呢?你如何分析这些数据?如何有效地将数据可视化?这就是展开的地方。你可以在这里看到,我们在看带有存储单元的SRAM,在一个案例中,我们在做一些权衡。这种权衡一直都在发生。我如何在第一时间就做出正确的设计?
现在,我喜欢我的工作的一个原因是我们总是处在最前沿,因为我们的客户总是在最前沿。我们不会通过铜线中的电子移动数据来实现这个世界。这是不可能发生的。所以我们有其他的合作伙伴。当然,MathWorks位于系统架构级别,并帮助我们进行模拟。
但我们有其他合作伙伴,我们在同一个Virtuoso定制设计的环境中进行光子学设计,因为数据的接收端和传输端,现在正在转换成光子和光粒子,由连接两端的模拟和数字电路控制。我们有光模拟方面的合作伙伴,有曲线形状方面的合作伙伴,还有在那个领域工作的伙伴。我们还与MEMS公司和传感器公司合作,因此我们也可以控制这些信息。
机器学习对我们来说非常重要,还有深度学习。我已经注意到并评论说,我们正处于一个大数据的世界。你马上就能看出来。但客户希望尽可能多地重用他们从以前的设计中学到的信息,然后他们想知道哪些是相关的,哪些只是信息。
他们还想收集数据,就像我们看到的,在使用传感器信息方面,这样他们就可以改进下一个设计。我的产品什么时候会失败?是电路出了问题,还是机械部分出了问题?我们如何将这些反馈到下一代设计循环中?所以,在那里,我们使用和开发我们自己的软件,与领导者合作,并使用MathWorks作为过程的一部分,以更好地模拟,改善地点和路线,等等。
让我进入演讲的第三部分。让我们来谈谈汽车行业,它是如何转型的,以及先进的电子产品、复杂的机械设备和软件对这个行业的影响。所以我想告诉你的是,这是绝对正在展开的,新的设计面料和新技术将重塑这个行业,我们正在看着它发生。
所以在1972年,我参加了驾驶培训,和我哥哥一起开始摆弄这个叫做福特猎鹰的机械结构。那不是很美吗?福特猎鹰使用直列六缸福特发动机,霍利化油器配一个分配器。我不知道你们中有多少人重新组装过马达。我有。我不知道你们中有多少人曾经试着把这些东西调好。我有。
这是非常困难的。它的困难之处在于——霍利化油器和分配器利用真空效应将燃料和适当的空气混合物送入火花塞。如果分电器盖里有水分,或者电线上有裂缝,一切都停止工作了,或者一个汽缸不点火了。
革命已经发生了。我认为,汽车行业发生了两场革命。第一个是看不见的。我们今天看到的无人驾驶汽车是可见的。所以在70年代末,80年代初,到90年代,机电子系统开始发展。
让我们考虑一下分配器和我之前讲过的Holley化油器。那么电子燃油喷射会发生什么呢?今天,谁换火花塞?没有人。你多久能看到一辆车的排气管冒出蓝色的烟?很少。也许在卡车上,也许在柴油上。就是这样。为什么?
因为电子燃油喷射能确保发动机运转时不会太稀薄,不会太粗糙,因此阀门不会被烧毁,因此活塞环不会失去张力,这样发动机就能一直工作下去,非常省油。
现在让我们谈一下动态稳定控制。它是如何工作的?当你在动态稳定控制系统中陷入困境时,会发生四件事,也许是五件。首先,一个轮子增加了高度,以最大限度地增加路面上的轮胎数量,增加路面上的橡胶数量。而对面的车轮实际上减少了悬挂。第三个轮子有一点制动,第四个轮子有一点动力。
在这期间,它一直在监测牵引力和打滑。当你驶过那个角落,你会想,我真是个了不起的司机。
再想想。让我们快进到今天。到这边来。今天,左下角象限,93%的时间,你的车是停着的。你拥有你的车,它停着。93%的时间,它就在你的房子里,在你购物或工作时的停车场里。我们中的一些人质疑为什么今天的年轻人和千禧一代说,我甚至不想开车。
你真的会质疑吗?当你打算花这么多钱的时候,93%的时间都没有使用?然后你还得付保险费,维修费,还有其他所有的费用?再想想。在我看来,他们是聪明的。
于是,新的模式出现了——uber、Lyft。原始设备制造商——他们醒了。我的天啊。我的世界怎么了?人们不会买那么多车。我们看一下右上角的象限。一切都是共享的。一切都是无人驾驶的。减少70%的汽车。更不用说桥梁和道路了。 Much greener economy. Far less dependence on oil. Think about what that does to the global world.
我知道一件事——在我们到达那里之前,所有四个象限共存。巨大的颠覆,大输家,大赢家。法律行业赢了,赢了,赢了。我向你保证。
因此,我不得不承认,1979年我在通用汽车(General Motors)开始了我的职业生涯,当时我是一名孤独的电气工程师,9个月后就离开了。我还记得我告诉我的老板,通用汽车需要一位电气工程师来担任公司的首席执行官。还是没有发生。我认为今天需要的是软件电气工程师,但这也还没有发生。
当时,一款新车的研发周期为10到12年。我在密歇根州弗林特市的交流电火花塞。可能是喝了太多水,所以我才会站在这里。如今,它的开发周期是6到7年。那么,谁是这个市场的新进入者呢?NVIDIA谷歌,苹果百度,特斯拉。
他们是软件公司。他们是电气工程公司。他们可以在一年或两年的开发周期内开发出非常复杂的产品。这些人被吓死了,他们应该被吓死,他们的整个阶层都应该被吓死。它曾经是一个ecu -电子控制单元-每一辆车的主要功能。不了。这是一个一体化的ECU。它包括安全系统、信息娱乐系统、ADAS系统等。
这是什么意思?多种操作系统,更多内存,更多传感器,更多无线电。然而,它必须是可靠和安全的。实现这一目标的唯一途径是使用FinFET芯片、先进的封装和模块以及电路板,使用MEMS、硅光子学、无线等下一代技术。让我们花一分钟来讨论这个问题。
好消息是,如果我要设计下一代ADAS芯片,我不会从零开始。我可以从ARM或Cadence获得前沿IP。我们有自己的Tensilica Xtensa和Vision处理器。显然,它们用于视觉处理、音频管理、雷达/激光雷达管理等等。这一切都是在功能安全的前提下建造的。
事实上,去年在德国,我们的Tensilica处理器,一种数字信号处理器和卷积神经网络算法在Xilinx FPGA上的组合,在交通标志识别方面比人类做得更好,达到99.8%,并制定了行业标准。
我告诉过你们,我也有一个印刷电路板设计小组,我们讨论过Simulink以及与PSpice的集成。金宝app所以我们和MathWorks有很好的合作关系。我们在组件方面有合作伙伴关系,因此您可以填充您的电路板并获得您需要的东西。当然,我们在机械方面进行了整合,因为我们无法与PTC、达索(Dassault)、欧特克(Autodesk)、西门子(Siemens)等优秀公司一起完成所有工作。
想想刚性弯曲设计。想想汽车。想想那些你要往里面塞东西的小洞。当然,我们的设计团队致力于高速,高性能,64层板,用于网络和云服务器,但我们也致力于非常小的板,必须弯曲,有灵活的连接器,就像你在右上角看到的那样。
汽车的后视镜过去是后视镜。不了。里面全是电子产品。其中一个电子部件是一个前置摄像头模块。这是安全系统的关键。从长远来看,这是无人驾驶汽车的关键。想想它在哪里。它靠在挡风玻璃上。想想夏天,太阳正炙烤着它。现在想想冬天,冰雪覆盖。 And that ice has come through and it's on the inside.
想想热膨胀,电磁学,电源完整性,信号完整性。这个模块要在整个飞行器的寿命中持续10到20年,或者你最好知道什么时候它不能持续整个飞行器的寿命,就像我们从玛丽安的例子中看到的那样。
无线技术是另一种进入汽车领域的新技术。我们都喜欢车里有蓝牙和Wi-Fi。对于我们这些善于观察其他司机而不玩手机的人来说,当我们看到一个人一边开车一边一直玩手机时,我们会害怕得要死。很多人仍然认为方向盘是与车轮相连的。它不是。那是很久以前的事了。
这一切都是由无线技术驱动。这是惊人的。我们把重量拿出来。我们正在提高表演水平。我们正在尽量减少布线。这是一个过程。但要让无人驾驶汽车取得成功,我们需要每小时至少有25gb的数据进出汽车。这只会发生在云端的光子学和汽车本身的光子学上。
所以我住在宾夕法尼亚州的匹兹堡,因为我从卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)剥离出来的公司在2004年被Cadence收购了。在匹兹堡,就像全球其他大城市一样在工程领域有很多优秀的大学,有很多有趣的事情正在发生。谷歌在这里。苹果的。Uber在中国有一个庞大的开发团队。以18个月前从卡内基梅隆大学聘请42名教授为例。
福特在那里。通用汽车在那里。优步在匹兹堡的街道上有81辆无人驾驶测试车。已经在匹兹堡街头游荡了15个月了。如果你在匹兹堡叫优步,你可能会叫到无人驾驶的,也可能会叫到有司机的。现在,如果你有一个基于驱动程序的,就会有一个驱动程序。如果你开的是无人驾驶的,前面有两个人。
左边是一个昏迷不醒的后备司机,右边是一个又聋又哑的软件工程师。代码是流的。如果你像我一样问他一个问题,那么你永远不会得到另一个基于无人驾驶的问题,因为我已经没有了。我在名单上。这个循环是做什么的?他们不喜欢那样。
在那辆车的顶部是激光雷达系统——事实上,玛丽安之前讲过激光雷达系统——那是在那辆车顶部的旋转机械信标。我们想一下。它比汽车本身的成本还要高,现在出现了一种新的面料。让我们想想它会是什么样子,因为我有一些见解。一个系统和包装怎么样?使用先进的节点设计作为该芯片的大脑的SoC控制模块如何?
如果有第二个芯片,上面有MEMS状态,上面有传感器,每秒可以接收数千个数据点。那么我们要把这些数据输入到哪里呢?我们如何将其馈送到云和本地系统中?我们有第三个芯片,硅光子芯片。所有这些芯片都是由Cadence内部的不同合作伙伴开发的。有时是Cadence或其他业内人士的功劳。
然后有一个激光芯片,都被封装在一块板上,都被放进一个电子控制单元。在设计的过程中,系统架构都是在MathWorks中完成的,我可以引入MathWorks工具包,就像我需要的算法的波束形成卸载。这就是世界,这就是Cadence的世界,这就是为什么我们有这种合作关系。
所以和你们一样,我们也憧憬着不可思议的未来。我从没见过这么多机会。我很羡慕你。1972年我参加了驾驶培训。你们中有多少人在1972年还没有出生?有多少手,还没出生?哦,上帝。这令人沮丧。你有一个不可思议的机会,就是不可思议的机会。我很高兴你能来享受。
所以无论是在IP、芯片、包、板、子系统,还是系统本身,不是我们自己,而是与优秀的合作伙伴一起,我们希望帮助你设计那个系统。我们希望工作——越来越重要——关于如何分析、模拟和验证系统,因为错误可能是致命的和昂贵的。
所以我有幸有一位英语老师妈妈,她可以凭记忆背诵一首又一首的诗。当然,我不能那样做。但这是她背诵的。这是罗伯特·弗罗斯特一百多年前写的。“树林里分出两条路,而我;我选择了人迹少的那条。这让一切都不一样了。”
威廉·肖克利在20世纪40年代末遇到了一个岔路口。他可以留在左边,做一个稍微好一点的真空管,稍微好一点的性能,稍微便宜一点。但他看着右边的沙子说,如果那是电路呢?
这就是跳出思维定势。所以我希望我已经激励了你们,在你们开发下一个自主产品的时候,在你们为我们改变这个世界的时候,也能跳出固有的思维模式。我希望在不久的将来,你能让小汤米和大汤米更快乐。非常感谢。你们都是很棒的观众。谢谢你!
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