Semiconductor Engineering s'est entretenu avec Aart de Geus, président exécutif et fondateur de Synopsys, pour parler du passage des puces aux systèmes, des transistors de nouvelle génération et de ce qui est nécessaire pour construire des dispositifs multi-puces dans le contexte d'une évolution rapide et d'autres systèmes.

SE : Quels sont les changements les plus importants que vous constatez dans l’industrie des puces ces jours-ci, et pourquoi maintenant ?

de Geus: Ce n'est plus seulement la taille des transistors. Les angströms sont une nomenclature vraiment cool et représentent une toute nouvelle ère. Mais ce sont des choses comme la puissance délivrée par l’arrière qui sont vraiment intéressantes. Et vous pourriez demander : « Pourquoi ne l’avons-nous pas fait avant ? » La réponse est que c’était vraiment difficile et coûteux.

SE : Nous disposons également d'interposeurs et de substrats en verre, qui nécessitent de nouvelles façons de manipuler différents matériaux. Tout cela va aussi très vite.

de Geus: Oui, et une fois que vous dites que ce truc multi-dés a une chance, la course est lancée pour produire les premiers. Intel a mentionné le Ponte Vecchio comme le premier projet important, et nous avons participé à sa réalisation. De nombreuses leçons en ont découlé, mais la première est que c'est possible. Ce n'est pas différent de « Oh, peux-tu aller sur la lune ? » Une fois sur place, c'est possible, et maintenant bien d'autres choses peuvent se produire dans l'espace. Cela est vrai pour de nombreuses entreprises humaines. Ce qui détermine le moment où cela devient possible, c’est la technonomie. Il s'agit de savoir si la technologie est suffisamment bonne et possible, et si elle est abordable. Vous pouvez également dire : « C'est abordable, mais nous ne savons pas vraiment comment le faire ». Une fois cet horizon visible, l’ingéniosité et les progrès techniques sont remarquablement rapides.

SE : Il y a beaucoup de nouvelles idées et beaucoup d’incertitude quant à celles qui décolleront.

de Geus: C'est un état normal lorsqu'on arrive à la zone de masse critique. Les gens sentent : « Il y en a là-bas ». Et maintenant la question est de savoir s’il y en a réellement ou non, et cette course est lancée.

SE : Devons-nous accepter une règle des 80/20 ou des 90/10 pour que cela fonctionne avec des économies d'échelle suffisantes ?

de Geus: Je ne pense pas que vous soyez obligé d'être d'accord. Vous devez gagner. Gagner signifie que vous avez résolu l’équation technologique pour qu’elle soit géniale et abordable. Synopsys a été un pionnier il y a quatre ou cinq ans en matière d'IA, car nous étions capables d'optimiser automatiquement des morceaux importants de puces à travers toute une série d'étapes. Le flux de conception lui-même a été optimisé, et pas seulement un outil individuel. Ce n’est pas seulement que la mise en page s’est améliorée. Nous y travaillons depuis 40 ans, et depuis 15 ans avec l'apprentissage automatique. Mais tout à coup, il s'agit désormais de plusieurs étapes, notamment le timing, la puissance et les facteurs de forme. Je me souviens du premier design où je l'ai vu fonctionner, parce que nous avons commencé, et à un moment donné, il y a eu de plus en plus de versions. Et les versions se sont améliorées de mieux en mieux jusqu'à ce qu'elles s'épuisent, ce qui était le mieux que nous puissions faire. C'était le même moment, le même sentiment et la même représentation graphique qu'en 1984, qui était notre première synthèse, où nous pouvions soudainement mettre sur la carte une solution meilleure que ce qu'un humain pouvait faire en une fraction du temps.

SE : Dans une certaine mesure, l’EDA travaille avec une certaine forme d’IA depuis des années, n’est-ce pas ?

de Geus: Oui, et le nom de code du produit à l'époque était Socrates, et le « es » signifiait systèmes experts. Et la réalité était que le système expert était un peu expert. C'était vraiment un bon système amateur. Mais c’était l’idée selon laquelle certaines étapes humaines peuvent être remplacées par quelque chose de mieux. Ensuite, automatisez-le, et auto-automatisez-le à l'avenir. C'est à cette époque que les articles ont été publiés à ce sujet, il y a 40 ans. Synopsys a 37 ans, mais la technologie avec laquelle nous avons commencé est Socrates.

SE : L’un des domaines qui a résisté à ce type d’automatisation est celui de l’analogique. Ce qui se passe là-bas? Est-ce principalement numérique. Est-ce encore majoritairement analogique ?

de Geus: Les puces analogiques sont toujours un peu des deux. Ils sont très bien séparés et optimisés de différentes manières. Ce dont nous parlons maintenant, c'est de faire enfin de l'analogique de mieux en mieux. Et le défi avec l'analogique est qu'il existe une configuration qui représente schématiquement quel transistor communique avec quel transistor et quelle est leur taille. Et puis il y a bien sûr la mise en page, qui n’est pas aussi automatique qu’en numérique. Vous devez optimiser ces deux choses en parallèle. En numérique, vous vous posez quelques questions. La fonction est-elle correcte ? À quelle vitesse est-ce ? Et combien d’énergie consomme-t-il ? Fin de l'histoire. En analogique, chaque signal doit répondre à toutes sortes d'autres contraintes en termes de quantité de manipulations (tension de montée et de descente, sensibilité, température, etc.) et il s'agit d'un ensemble complexe d'équations physiques. Au départ, l'optimisation était beaucoup plus difficile, mais nous pouvons maintenant le faire incroyablement bien, encore mieux qu'un humain.

SE : Si nous pouvons accélérer la conception analogique, nous sauvons une étape entière, n'est-ce pas ?

de Geus: Oui, et nous avons pu accélérer la conception analogique de bien plus de 2 fois. Lorsque nous développons une nouvelle bibliothèque de tous les blocs d’interface, ceux-ci sont pour la plupart numériques. Mais ils ont tous un PHY, qui est la partie physique, et c'est analogique. C’est généralement ce qui constitue le goulot d’étranglement. Nous avons défini la partie numérique et nous savons ce qu’elle est censée faire. Nous pouvons synthétiser et automatiser le placement et l'itinéraire du fichier. Le défi consiste à le régler, et c'est pourquoi ces outils sont si puissants. Si vous pouvez accélérer cela, vous pouvez passer beaucoup plus rapidement au nœud suivant.

SE : Alors, avez-vous convaincu les concepteurs analogiques d’utiliser ces outils ?

de Geus: La clé est d'amener les gens à reconnaître : « Si j'utilise cela, je peux faire quelque chose de mieux. » C'était la même histoire en 1987, lorsque nous avons lancé la synthèse. Seulement environ 3 % des clients se sont plaints que nous leur supprimions leur emploi, et quand vous pensez ainsi, votre emploi disparaît. Mais la majorité a pensé : « Oh, c'est fantastique, parce que maintenant je peux faire quelque chose de plus grand et plus rapide. »

SE : Qui va pousser ces capacités ? S’agira-t-il des fabricants de puces, des sociétés de systèmes ou d’un nouveau type d’entreprise.

de Geus: Ce seront les fabricants de puces qui seront ici aujourd'hui, car ils savent à quel point c'est difficile. Une toute nouvelle entreprise ne sait pas exactement comment elle va se différencier grâce à cela. L'adoption vient des utilisateurs existants. Ce n’est pas qu’il faille soudainement adopter une toute nouvelle méthodologie. C'est progressif. Cela étend ce que vous pouvez faire vous-même.

SE : Sommes-nous arrivés au stade où l’informatique est omniprésente, rendant la boîte presque inutile ?

de Geus: Il y a toujours la question de savoir si ce qui est possible est souhaitable, et ce qui est souhaitable est-il possible ? La deuxième catégorie est en fait la plus difficile, car c’est celle qui fait avancer l’humanité. Cela semble un peu grandiose, mais cela peut littéralement faire avancer l’humanité. Il y a tellement de domaines qui s'ouvrent parce qu'il y a des discontinuités techniques qui se sont produites avec une amélioration des performances 10X que vous ne pourriez pas obtenir avec 2X.

SE : Mais les conceptions deviennent également de plus en plus complexes et coûteuses, de sorte que les gens s'attendent à ce qu'elles durent plus longtemps. Dans le même temps, nous disposons d’une fenêtre beaucoup plus courte sur la rapidité avec laquelle l’innovation se produit.

de Geus: C'était de l'or pour l'industrie mobile tout au long des années 2000. Vous aviez à peine compris les cinq fonctionnalités de votre téléphone dont vous aviez besoin avant d'avoir vraiment besoin de la suivante, car c'était « c'était hier ». Cela a un peu ralenti, mais il y a encore plus de fonctionnalités. Je viens de voir une démo d'un téléphone capable de traduire une langue en direct, ce qui me permet de dire quelque chose en français et de l'entendre en anglais. C'est assez étonnant.

SE : Mais avec l’augmentation des coûts, vous souhaitez toujours conserver cet appareil plus longtemps, n’est-ce pas ? Et vous ne voulez pas reprendre votre voiture après trois ans.

de Geus: C'est vrai, et c'est un très grand défi. Cela soulève la question : « Dans quelle mesure peut-on créer une voiture dont l'électronique est modulaire ? » Le constructeur automobile a beaucoup de mal avec cela, car il doit décider de l’ampleur du saut vers le nœud suivant. S'ils font un grand saut, ils disposent de plus de temps, mais c'est aussi beaucoup plus difficile. Et les voitures doivent être vraiment sûres et fiables. Ils comptent surtout sur la mise à niveau du logiciel. Et nous savons à quoi cela ressemble sur notre téléphone, car chaque fois que vous obtenez une mise à niveau, cela ne fonctionne pas vraiment.

SE : Que diriez-vous d'un modèle dans lequel vous faites entretenir votre voiture et remplacez les chiplets ?

de Geus: Cela vient avec une multitude de logiciels à écrire. La vérification de tout cela pour des raisons de sécurité va être un grand défi. C'est notre travail en tant qu'industrie de haute technologie depuis le tout début. Les gens veulent continuer à croire que les puces seront toujours irréprochables, et la réalité est que ce n’est pas le cas.

SE : L’industrie des puces doit-elle donc évoluer vers la résilience plutôt que vers l’absence de bugs ?

de Geus: La résilience, c'est bien, mais la redondance coûte cher.

SE : Dans le passé, vous avez souligné les contiguïtés comme étant le point d'expansion logique pour les fournisseurs d'EDA. Est-ce toujours le cas?

de Geus: Le défi est de trouver des points communs. Notre travail consiste à faire progresser la technologie, mais en même temps à la faire évoluer pour des partenaires un peu différents. Depuis plus d'une décennie, nous avons développé une collection de propriété intellectuelle avant tout pour TSMC, car elle était de loin la plus grande. Mais c'est la même collection désormais utilisée pour Intel et Samsung. C'est très important pour les clients finaux, car ils peuvent concevoir avec les mêmes cœurs et décider où ils vont en matière de silicium, ce qui réduit les risques. Nous sommes donc tranquillement à la fois un point commun et aussi un instrument de leur différenciation. Prenons l’exemple de la fourniture d’énergie par l’arrière. Intel a pris la tête de ce projet et nous avons procédé à quelques optimisations il y a environ 24 mois. J'ai vu il y a 24 mois : « Oh, ça va être cool ».

SE : Vous contournez tout un tas de couches métalliques avec cette approche, sans parler de la réduction du bruit, n'est-ce pas ?

de Geus: Exactement. C'est comme si, au lieu de faire passer une conduite d'eau dans votre salon, vous pouviez la mettre dans le sol. C'est toute une question de technonomie.

SE : C'est aussi une industrie évolutive, n'est-ce pas ? Chaque nouvelle étape est construite sur autre chose.

de Geus: On oublie l'unique leçon apprise en 1997, qui est que rien ne fonctionne au niveau des capacités. C'est pourquoi tous nos clients veulent ce qu'il y a de plus avancé, mais ne changent rien.

SE : Compte tenu de tout cela, comment Synopsys se voit-il ces jours-ci ? Est-ce une société EDA ou autre chose ?

de Geus: Nous sommes toujours au cœur de la haute technologie, car nous touchons aux parties de l'exponentiel qui évoluent le plus rapidement, tout en étant à la fois acteur et client de l'équivalent côté logiciel, c'est-à-dire tout le développement de la super IA. . Nous sommes passés d’une complexité d’échelle à une complexité systémique, car la complexité systémique est plus multidimensionnelle et implique davantage de parties. C'est la différence entre la complexité additive et la complexité multiplicative. Avec le multiplicatif, s’il y a un seul zéro, nous obtenons tous zéro. Peu importe si c'est la machine qui pose la puce sur la carte et plie une broche. Peu importe le nombre d'angströms sur lequel vous travaillez, la broche pliée ne se connecte pas. Vous devez devenir meilleur dans le jeu en équipe. Nous passons d'un petit groupe à un plus grand orchestre, mais les trompettes doivent toujours intervenir en même temps que les tambours.

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• La source: https://semiengineering.com/thinking-big-from-chips-to-systems/