汤姆·贝克利节奏
在20世纪60年代,美国的卡通片摩登家族的对我们未来的预测惊人地准确。如今,他们几乎所有的发明都触手可及,除了飞行汽车。然而,我们正沿着一个简单而重要的原则缓慢前进:系统设计实现。在本演示中,您将了解Cadence如何利用复杂的EDA解决方案、高性能IP和战略伙伴关系(包括MathWorks)的力量,解决设计和验证构成系统设计实现的众多电子学科的挑战。万博 尤文图斯通过共同努力,我们将儿时的梦想变为现实。
我很高兴今天能和你们在一起。
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研发团队的印刷电路板设计。这个小组大约有1100名电气工程师、软件开发人员和设计师。几年前,确切地说是三年前,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现实世界连接起来——我们还好吗?不。我们不是好的。
如何将系统级和架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。我将在几分钟内对我们正在展开的伟大合作进行更多的评论。
我今天的演讲分为三个部分。第一部分将有点像玛丽安的陈述——顺便说一句,她的陈述很精彩;从电气工程的角度,特别是半导体的角度,我学到了很多趋势。然后我会告诉你一些关于凯蒂丝的事。我会保持简短,没有大的市场宣传。我不是那种人。
然后我们将讨论自动驾驶汽车和一些我们在一些客户身上看到的新设计面料,特别是由先进的节点半导体驱动的。
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演讲标题。飞行汽车是怎么回事?我敢说,很长一段时间以来,人们一直梦想着未来,并将科学应用于未来。如果你回想一下伟大的作家,比如艾萨克·阿西莫夫,罗伯特·海因莱因,厄休拉·勒奎恩,或者雷·布拉德伯里,他们都是研究未来的伟大科学家。
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、在雾中、在云中连接它们的能力,我们可以让未来成为现实。玛丽安谈到了一些正在展开的机会。
你们中的一些人可能正在研究自动驾驶汽车。有人在研究自动驾驶汽车的某个方面吗?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,然后说,“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。但你不可能骑着轮子走到客厅,然后说,“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,通过安检,登上飞机,拿一小包椒盐脆饼,在飞机上去洗手间,排着长队等着——这个等式有点问题。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,走向飞行汽车。几分钟后再详细说明。
所以我们今天有这个伟大的机会,因为有工程梦想家,像威廉肖克利这样的男人和女人他在20世纪40年代末在贝尔实验室,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得主导师的实验室,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,这群人再次分散了。在这个分散的集团中诞生了更多的标志性公司:英特尔(Intel)、AMD、Xicore、Teledyne、国家半导体(National Semiconductor)等。那时,我只是个小屁孩。我会让你搞清楚哪个是贝克利家的我。现在,我看着孩子们,看着我的孙子孙女们。他们在ipad上玩游戏,对吧?我在蚀刻素描上表演过。
但我想说的是,这个工具在当时是有先见之明的,这个玩具。它使用磁性。它使用沙子或硅。也许我早在那时就梦到了我的第一次电路。
在20世纪60年代早期,有一部很受欢迎的美国卡通片叫做摩登家族的.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这个大的黑白电视上看它,大的阴极射线电视。我们每周都聚在一起看这集。这关乎未来。
你知道吗?他们预言了智能手表、家庭机器人、FaceTime、平板电视,每一集都有——我猜他们还用家中的传感器和远方的医生进行远程诊断。但每一集都有私人飞行器。虽然汽车还不能飞,但我想说的是,我要谈谈汽车工业是如何转型的。会有大赢家,也会有很多输家,对于今天的在职者来说,这是非常可怕的,在这方面的转变。
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了半导体工作。我们在做双极和BiCMOS,航天飞机和其他卡纳维拉尔角的设计。35年来,我在电子和半导体领域看到了很多进展。
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,就像玛丽安所说的,从智能家庭到智能建筑,到智能城市,机器人,等等。在难以置信的大量细分领域将出现爆炸式增长。当然,AR和VR已经在展开。
从英伟达(NVIDIA)到优步(Uber),再到特斯拉(Tesla),再到丰田(Toyota),整个汽车行业及其层级都在被重塑。如果我们单看半导体的含量,今天到未来十年,它将增长4倍。想一想。在接下来的十年里,将有四倍多的半导体用于这些汽车。
让我们来谈谈机器人,玛丽安讲过一点。由于人口结构和人口老龄化,中国和日本正在对个人辅助机器人进行令人难以置信的投资。这一地区将从现在的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、所有需要建造的控制系统的数量,机器学习和深度学习将因此而展开。
我不像玛丽安那样谈论聪明健康。我没说过无人机。我没有讲所有其他的应用,包括将要展开的。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,它们是这些系统的大脑,与无处不在的内存一起处理,它们的性能非常高,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纳米的产品展开,我们有7纳米的设计,我们有5纳米的测试芯片正在进行中。
对于我们这些设备物理学家,我们意识到摩尔定律,我已经追求了35年,即通过缩小晶体管和互连,每隔一年增加一倍的晶体管,将达到CMOS的基本极限,大概2纳米。就是这样。但这并不是结束。然后我们会讲到更多。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。
但这是昂贵的。然而,这只是一个令人难以置信的技术和软件堆栈中的一小部分,在这些技术和软件堆栈中,模拟和数字信号穿越芯片、软件包、模块、电路板、电子控制单元,以及复杂软件堆栈的电源。在信号完整性、功率完整性、电磁学等方面都面临着挑战,而这一切的结果都是如此。
这跟凯蒂丝有什么关系?让我们进入我演讲的第二部分。我会给你们一个简短的视频,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,但我们要从正在发展的无人驾驶汽车的角度来做。
我之前提到过,我的团队里有1100名研发工程师。你会注意到这大约是Cadence公司四分之一的研发工程师。所以其他组织开发用于usb的IP,那是HDMI, SATA, PCI Express,以及我们提供给半导体公司的更多,他们围绕这些开发他们的IP。
其他小组从事数字设计、数字分析和数字验证工作。然后,当我们把它和习惯编织在一起时,我们就有了一个混合信号的世界。其他的团队实际上使用我们的软件来开发芯片,封装,板和系统来开发硬件加速器和硬件模拟器。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的世界,你们大多数人也生活在一个纳米的世界,这就是为什么我们可以制造这些令人难以置信的产品。s manbetx 845如果你考虑一下闪存,64g,三星今天最新推出的,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10纳米的门尺寸。
它被称为FinFET结构。这是我们用光刻技术做的三维结构。你可以看到门的两边是鳍,源头和排水管。现在,让我们从一个角度来看待这一切。5120亿个晶体管。以地球上的人口为例,将其乘以68,然后让每个人都生活在四分之一的规模上。对我来说就像坐飞机一样。
10纳米大小。拿起猫的胡须,用你最好的菜刀,把它切成两半一万次。我不承认你的手指会因此而出现任何健康方面的问题。但这就是世界,这就是为什么我们今天的机会如此重要。
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。我以后会详细讲。当然,MathWorks是我们最好的合作伙伴。但是电气工程师把所有的晶体管连接起来。从IP和他们自己的IP开始,他们把它们连接在一起。很多IP都来自ARM公司。你对他们也很熟悉。
然后他们把它包裹起来,然后他们把它放到电路板上,然后这些电路板进入电子控制单元等等。我来讲讲MathWorks在这个方程中的应用。我想你知道。
今天我们和MathWorks有两种密切合作的方式,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——正在开发的数百万甚至数十亿个晶体管。因此,我们需要MATLAB和Simulink在我们的环境中,因为开发正在进行。万博1manbetx
我们与MathWorks合作的另一种方式是在板级,我们在做建模和板的联合仿真,使用Simulink和板级模拟器PSpice。万博1manbetx
现在,如果我们看这个板层,这是电动汽车的高级动力架构。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。我们在玛丽安的演讲中看到,这是一种不同的观点。这里真正关键的是从分析的角度理解影响,这是我们可以将架构系统级与Simulink更无缝地引入晶体管级设计和备份世界的地方。万博1manbetx
如果您正在设计一种先进的节点半导体,或者任何一种半导体,特别是如果它上面有模拟电路或射频电路,那么您就处在一个权衡的世界中。你要权衡电源、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。你需要处理的角的数量和问题会激增,在高级节点中,它真的会激增。
你可以在一块芯片上生成大量的50g, 100g, 200g的数据。这就是MATLAB在Virtuoso定制设计环境中的强大之处。那么如何解析这些数据呢?你如何分析这些数据?如何有效地可视化这些数据?这就是展开的地方。你可以在这里看到,我们在观察带有存储单元的SRAM,在一种情况下,我们在做一些权衡。这种权衡经常发生。我如何在第一次就把设计做好?
我喜欢这份工作的一点是,我们总是站在最前沿,因为我们的客户总是在最前沿。我们不可能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。所以我们有其他合作伙伴。当然,MathWorks位于系统架构层,并帮助我们进行模拟。
但是我们有其他合作伙伴,我们做光学设计的相同的艺术大师专门设计的环境中,由于接收端和数据的传输结束,目前进入光子,光粒子,由模拟控制和数字电路两端的链接。我们有光模拟的合作伙伴,有曲线形状的,和类似的在那个领域工作的。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,而且是深度学习。我已经注意到并评论了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之前的设计中学到的信息,然后他们想知道哪些是有用的,哪些是相关的。
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?是电路失灵了,还是机械部分失灵了?我们如何将其反馈到下一代的设计循环中?因此,我们正在开发我们自己的软件,与领导者一起工作,并使用MathWorks作为这个过程的一部分,以更好地模拟,改善地点和路线,等等。
让我进入我演讲的第三部分。让我们来谈谈汽车行业,以及它是如何转型的,以及先进的电子设备、复杂的机械和软件对这个行业的影响。所以我想告诉你们的是,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,我参加了驾驶训练,和我的哥哥开始修理这个机械结构叫做福特猎鹰。那不是很美吗?福特猎鹰(Ford Falcon)使用的是直六缸福特发动机,霍利(Holley)化油器和分配器。我不知道你们中有多少人曾经重建过发动机。我有。我不知道你们中有多少人试过把这些东西调好。我有。
这是非常困难的。霍利化油器和分配器使用真空效应来驱动燃料和适当的空气混合物进入火花塞。如果分电器盖上有湿气,或者电线有裂缝,所有东西都停止工作了,或者有一个汽缸没有着火。
一场革命已经发生。我认为,汽车行业发生了两场革命。第一个是无形的。我们今天看到的,是无人驾驶的,是可见的。所以在70年代末,80年代初,一直到90年代,机电子系统开始展开。
让我们考虑一下我之前讲过的分配器和霍利化油器。那么电子燃油喷射会发生什么呢?今天,谁来更换火花塞?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,也许在柴油车上。就是这样。为什么?
因为电子燃油喷射确保了发动机不会太稀,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,发动机持续,持续,持续,非常省油。
现在我们来讨论一下动态稳定性控制。它是如何工作的?当你进入一个有动态稳定控制的角落时,会发生四件事,也许是五件。首先,增加一个轮子的高度以最大限度地增加路面上的轮胎量,路面上的橡胶量。相反的轮子实际上减少了悬挂。第三个轮子有点刹车,第四个轮子有点动力。
所有发生的时候,它都在监测牵引力和打滑。当你驶过那个角落时,你会想,我是个很棒的司机。
再想想。让我们快进到今天。到这边来。今天,在左下象限,93%的时间,你的车是停着的。你拥有你的车,它停在那里。93%的时间,它在你的房子里,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。
你真的能质疑吗?当你花这么多钱的时候,93%的时间,它没有被使用?然后你还得支付保险费,维护费,以及其他所有的费用?再想想。我认为他们是聪明的,在我看来。
于是就出现了新的模式——uber, Lyft。原始设备制造商们觉醒了。哦,我的上帝。我的世界怎么了?人们不会买那么多车。我们来看右上角象限。一切都是共享的。一切都是无人驾驶的。减少了70%的汽车。桥梁和道路更少了。 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,四个象限是共存的。大规模破坏,大输家,大赢家。法律职业赢,赢,再赢。我向你保证。
所以我不得不承认,我的职业生涯始于1979年的通用汽车(General Motors),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,通用汽车需要一个电气工程师作为公司的首席执行官。还没有发生过。我认为今天需要一个软件电气工程师,但这也没有发生。
那时,我们的新车开发周期是10到12年。我在密歇根州弗林特市的AC火花塞。可能是喝了太多水,所以我才会在这里。今天,这是一个6到7年的开发周期。然而,谁是这个市场的新进入者?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。这些人被吓得要死,他们也应该被吓死,他们这一层的人也应该被吓死。它曾经是一个ecu -电子控制单元-每个主要功能的车辆。不了。这是一个集成的电子控制单元。它包括安全系统、信息娱乐、ADAS等。
这是什么意思?多种操作系统,更多的内存,更多的传感器,更多的无线电。然而,它必须是可靠和安全的。实现这一目标的唯一方法是使用FinFET芯片、先进的封装和模块和板,使用MEMS、硅光子学、无线等下一代技术。我们再深入讨论一下。
好消息是,如果我在设计下一代ADAS芯片,我不会从头开始。我可以从ARM或Cadence获得尖端知识产权。我们有自己的Tensilica Xtensa和Vision处理器。它们显然用于视觉处理、音频管理、雷达/激光雷达管理等等。这一切都是出于功能安全考虑。
事实上,去年在德国,我们的Tensilica处理器,一个数字信号处理器和Xilinx FPGA上的卷积神经网络算法的组合,在交通标志识别方面比人类做得更好,达到了99.8%,并设定了行业标准。
我告诉过你们,我也有一个印刷电路板设计小组,我们讨论了Simulink以及与PSpice的集成。万博1manbetx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,所以你可以填充你的电路板,得到你需要的东西。当然,我们有机械方面的整合,因为我们不能做所有的事情,像PTC,达索,欧特克,西门子和其他好的公司。
想想刚性挠性设计。以汽车为例。想想那些小洞你要把东西插进去。当然,我们的设计团队致力于为云中的网络和服务器提供高速、高性能的64层板,但我们也致力于需要弯曲和有柔性连接器的小板,就像你在右上角看到的那样。
汽车的后视镜曾经是一个后视镜。不了。它充满了电子产品。其中一个电子元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。想想夏天的时候,太阳晒在上面。现在想想冬天,冰封了。 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。那个模块要能维持飞行器的使用寿命,10到20年,或者你最好知道什么时候它不能维持飞行器的使用寿命,就像我们在玛丽安的例子中看到的。
无线是另一种进入汽车的新材料。我们都喜欢车里有蓝牙和Wi-Fi。对于我们这些观察其他司机,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,我们会吓得要死。很多人仍然认为方向盘是以某种方式与车轮相连的。它不是。很久以前就没了。
这都是无线驾驶技术。这是惊人的。我们要把重量拿出来。我们正在提高表演水平。我们将电缆最小化。现在,有一个过程。但要让无人驾驶汽车成功,我们需要每小时至少有25g的数据进出汽车。这只会发生在云层面的光子学和汽车本身的光子学。
所以我住在宾夕法尼亚州的匹兹堡,因为我从卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)分出来的公司在2004年被Cadence收购了。在匹兹堡,就像世界上其他大城市一样在工程前沿有强大的大学,有很多有趣的事情正在发生。所以谷歌的存在。苹果的。优步在那里有一个庞大的开发团队。举个例子,大约18个月前,他从卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)聘请了42位教授。
福特。通用汽车。优步在匹兹堡的街道上有81辆无人驾驶测试车。已经在匹兹堡街头流浪了15个月了。如果你在匹兹堡点了一辆优步,你可能会得到一辆无人驾驶的或基于司机的。现在,如果你有一个基于司机的,有一个司机。如果你买的是无人驾驶的,前面有两个人。
左边有一个昏迷的后备司机,右边有一个又聋又哑的软件工程师。代码在流。如果你问他一个问题,就像我一样,那你就再也找不到无人驾驶的了因为我再也找不到。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,玛丽安之前提到过激光雷达系统——那辆车顶部的旋转机械信标。我们想一下。它的成本比汽车本身还要高,而且这是一种新的织物。让我们想想它是什么样的,因为我有一些见解。一个系统和包怎么样?使用先进节点设计作为芯片大脑的SoC控制模块怎么样?
那第二块芯片上有MEMS状态,上面有传感器,每秒接收成千上万的数据点。然后我们将在哪里提供这些数据?我们如何将其输入云和本地系统?我们还有第三个芯片,硅光子学芯片。所有这些芯片都是与Cadence内部的不同合作伙伴共同开发的。有时候是Cadence或其他业内人士。
然后有一个激光芯片全部打包,全部放在一块板上,全部放进一个电子控制单元。在设计过程中,系统架构都是在MathWorks中完成的,我可以使用MathWorks工具包,就像我需要的算法的波束形成卸载。这就是世界,这就是凯蒂丝的世界,这就是我们合作的原因。
和你们一样,我们也憧憬着美好的未来。我从没见过这么多机会。我很羡慕。我在1972年参加了驾驶训练。你们中有多少人在1972年还没有出生?有多少手,还没有出生?哦,上帝。这是令人沮丧的。你有一个非常好的机会,非常好的机会。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,而是与伟大的合作伙伴,我们想帮助你设计这个系统。我们希望在如何分析、模拟和验证系统方面发挥越来越重要的作用,因为错误可能是致命的和昂贵的。
我的母亲是一名英语老师,她能背诵一首又一首的诗。当然,我不能那样做。但这是她背诵的。是罗伯特·弗罗斯特写的,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。这让一切都不同了。”
威廉·肖克利在20世纪40年代末遇到了一个岔路口。他本可以留在左边做一个更好的真空管,性能更好,成本更低。但他看着右边的沙子说,如果这是一个电路呢?
这就是打破常规的思考。所以我希望我也激励了你们跳出固有的思维模式,当你们开发下一个自主的东西时,当你们为我们改变这个世界时。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。你们是很棒的观众。谢谢你!
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