Chipdesign in der Halbleiterindustrie Wie ein ganzheitliches IP-Management gelingen kann

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Die Halbleiterindustrie steht bis 2031 vor einem massiven Wachstum. Dies bringt eine enorme Komplexität mit sich. Unternehmen benötigen einen umfassenden Ansatz für das Management des IP-Lebenszyklus. Sicherheit und Compliance in Chip-Projekten sowie die Zusammenarbeit von Entwicklungsteams stehen dabei im Mittelpunkt.

In der Halbleiterindustrie ist die Chipentwicklung in vollem Gange, da der Weltmarkt zwischen 2023 und 2031 um 71,3 Prozent wachsen wird. Durch die heterogene Integration mehrerer Komponenten von verschiedenen Knotenpunkten und Technologien lassen die Halbleiter-Entwicklungsteams das Mooresche Gesetz wieder aufleben und ebnen den Weg für Designs mit Milliarden von Transistoren und Hunderten von IPs (Intellectual Property).

Um die damit verbundene Komplexität zu beherrschen, müssen Unternehmen einen umfassenden Ansatz für das IP-Lebenszyklusmanagement wählen, der mehr als nur die IP selbst umfasst und eine ganzheitliche Perspektive auf den Lebenszyklus einnimmt. Simon Rance, Director of Product Management bei Keysight, spricht über das IP-Management bei Chip-Projekten und darüber, wie Entwicklungsteams die IP-Sicherheit und Compliance verbessern können.

Herr Rance, was sind die wichtigsten Herausforderungen im Zusammenhang mit dem IP-Management bei Chiplet-Projekten?

Aufgrund der Komplexität und der kürzeren Vorlaufzeiten für neue Designs wird sehr viel mehr IP wiederverwendet. Die meisten Entwicklungsteams arbeiten sowohl mit firmeneigenem IP, das oft als geheime Zutat eines Unternehmens angesehen wird, als auch mit lizenziertem IP von Dritten. Diese Mischung unterstreicht den Bedarf an einer einheitlichen Plattform, die in der Lage ist, zwischen eigenen und fremden IPs zu unterscheiden und gleichzeitig Transparenz über die verschiedenen Attribute der einzelnen IPs zu schaffen.

Beispielsweise kann ein chipbasiertes Design verschiedene IPs über verschiedene Prozessknoten enthalten. Da Entwickler die richtigen IPs auf der Grundlage von Prozesstechnologien, Herkunft und Lizenzierungsdetails auswählen müssen, ist die traditionelle Praxis, IPs mit einer Tabellenkalkulation zu verfolgen, obsolet geworden. Wichtige Fragen sind: Ist die bestehende Lizenz die Verwendung der IP in einem chipbasierten Design erlaubt?

Darüber hinaus sollte ein strenger Verifizierungsprozess implementiert werden. Das gewährleistet, dass die integrierten IP-Blöcke zusammenhängend funktionieren und allen Design-Standards und -Anforderungen entsprechen. Die Chiplets sind voraussichtlich über zehn oder 20 Jahre in Betrieb. Die Verifizierung und Wartung der IPs während ihres gesamten Lebenszyklus ist deshalb eine besondere Herausforderung. Vor allem, wenn im Laufe der Zeit personelle Veränderungen auftreten.

Wie können Entwicklungsteams die Sicherheit von geistigem Eigentum verbessern und die Einhaltung von Vorschriften in einer Chiplet-Designumgebung mit mehreren Anbietern gewährleisten?

Die breite Einführung der Chiptechnik hat die Anforderungen an die Sicherheit des geistigen Eigentums und die Einhaltung der Vorschriften erheblich erhöht. Meine drei Empfehlungen: Erstens spielen strenge Zugangskontrollen eine entscheidende Rolle bei der Sicherung von Halbleiter-IP. IP-Managementsysteme sollten den Zugriff auf der Grundlage definierter Kriterien wie Arbeitsfunktionen, geografische Standorte und Sicherheitsstufen einschränken.

Angesichts der immer strengeren Exportkontrollen müssen Entwicklungsunternehmen sogenannte Geofencing-Funktionen integrieren. Sie schränken den Zugriff auf bestimmte IPs auf der Grundlage des physischen Standorts einer Person ein. Das geschieht unabhängig davon, ob es sich um einen Auftragnehmer, einen Entwickler oder einen Architekten handelt. Bei großen Chipprojekten mit mehreren Zulieferern sollten Unternehmen benutzerdefinierte Kontrollpunkte in Erwägung ziehen. Das kann beispielsweise die Beschränkung einer bestimmten IP auf ein einziges Design sein, um die unerlaubte Wiederverwendung in nachfolgenden Projekten zu verhindern.

Ein weiterer integraler Bestandteil des IP-Lifecycle-Managements ist es, den Lizenzstatus von IPs zu überprüfen. Damit lässt sich sicherzustellen, dass die Entwicklungsteams für die Nutzung berechtigt sind. Bei einem chipbasierten Design hilft der Überprüfungsprozess, ob ein IP bereits in einem anderen Projekt innerhalb des Unternehmens verwendet wurde und ob es für die Verwendung in neuen Designs verfügbar ist. So lassen sich Lizenzverletzungen und mögliche rechtliche und finanzielle Folgen vermeiden.

Drittens hilft eine genaue Rückverfolgbarkeit der IP-Nutzung bei der Aufrechterhaltung von Sicherheit und Compliance. Engineering Change Orders (ECOs) und Industriestandards wie funktionale Sicherheit (z.B. ISO 26262 für die Automobilindustrie) können optimiert werden. Ein effektives IP-Management sollte beispielsweise in der Lage sein, detaillierte Berichte über die genaue Verwendung eines IP, seine Abhängigkeiten und die Hierarchie innerhalb seiner Designs zu erstellen. IP-Manager erhalten wichtige Informationen während des gesamten IP-Lebenszyklus und können diese genau verfolgen. Darüber hinaus wird die Rückverfolgbarkeit des Designs durch eine einzige Informationsquelle verbessert.

Können Sie uns einige bewährte Verfahren nennen, welche die Zusammenarbeit zwischen Entwicklungsteams erleichtern? Insbesondere wenn wenn Teams an Chiplet-basierten Projekten arbeiten!

Erstens ist beim Übergang zu chipbasierten Designs eine zentralisierte IP-Managementstrategie für eine solide Zusammenarbeit notwendig. Das stellt sicher, dass jedes Teammitglied mit den aktuellsten Bibliotheken arbeitet und die Herkunft jedes IP-Teils nachvollziehbar ist. In einer Umgebung mit mehreren Anbietern ist die Sicherheit sensibler IP von größter Bedeutung. Beispielsweise sollten alle Teammitglieder beim Testen von Die-to-Die-Verbindungen genau wissen, welche Daten mit anderen Anbietern geteilt werden können und welche nicht.

Außerdem ist es wichtig, die Daten während der Übertragung zu sichern. Sei es durch Workflow-Tools oder zwischen Teams. Bei Keysight haben wir verschlüsselte Datenübertragungen und sichere File-Sharing-Protokolle implementiert, um IP-Informationen zu schützen. Für Unternehmen in der Luft- und Raumfahrt- sowie Verteidigungsindustrie treibt der Bedarf an sicheren Arbeitsabläufen die Nachfrage nach der Integration von Blockchain in das IP-Management voran.

Wie integrieren Sie Workflows für Chiplet Designs mit verschiedenen EDA-Tools?

Die Integration von Chip-Design-Workflows mit verschiedenen EDA-Tools (Electronic Design Automation) ist ein komplexer Prozess. Standard- oder selbst entwickelte Lösungen für den Datenimport und -export werden schwerfälliger und fehleranfälliger. Wie kann beispielsweise bei der Integration verschiedener Chiplets die Verbindung zwischen Chiplet eins und Chiplet zwei unternehmensweit verifiziert werden? Wie kann die Entwicklungshistorie eines IP verfolgt werden, um festzustellen, ob es in früheren SoC-Projekten erfolgreich eingesetzt wurde?

Solche Formen des Datenaustauschs und der Kommunikation sollten über eine Plattform erfolgen. Jeder weiß, wo die Daten zu finden sind, wie das IP zu verwenden ist, Projektnotizen können verfolgt werden und ein IP-Audit-Bericht kann erstellt werden.

Bei Keysight bieten wir unseren Kunden eine einheitliche Umgebung, die mit allen EDA Tools von Synopsys, Cadence, Siemens EDA und unserer eigenen Advanced Design System (ADS) Plattform integriert ist. Keysight IP Management (HUB) bietet einen umfassenden Überblick über alle Entwicklungsdaten und IPs auf Unternehmensebene. Indem wir alle Daten und IPs in einer einheitlichen Plattform zusammenführen, vermindern wir das Risiko von Informationssilos und stellen sicher, dass alle Teammitglieder auf die neuesten, genauen Versionen zugreifen können.

(heh)

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