Автор статьи проработал разработчиком ASIC почти три десятилетия — от аспиранта до профессора, а затем перешёл в индустрию. Он проектировал чипы для академических исследований и для компании Silicon Creations, где занимается кремниевой интеллектуальной собственностью (IP). Сегодня до 80% площади самых передовых чипов занимают блоки, которые не разрабатывали компании вроде Apple или Google — их лицензируют у Arm, Cadence, Rambus, Synopsys и Silicon Creations. Рынок ASIC растёт: по оценкам, с $23,4 млрд до $38,8 млрд к 2033 году, а вся полупроводниковая отрасль может достичь $1 трлн к 2030-му. Индустрии остро нужны новые разработчики, но академический опыт не всегда готовит к реальной работе.
В университете главная цель — создать новое знание: придумать необычную схему, проверить архитектуру. Чип считается успешным, если концепция работает. В промышленности этого мало. Нужно, чтобы чип работал надёжно, повторяемо и в масштабе. Успех — это не новизна, а соответствие спецификациям, предсказуемый выход годных на производстве и поставка вовремя. Отсюда разное отношение к риску. В академии можно сознательно зайти на непроторенную территорию — даже частичный успех даёт ценные данные. В индустрии риск сводят к минимуму. Ошибка на продвинутом техпроцессе стоит десятки миллионов долларов только за маски. Поэтому всё завязано на консервативные запасы, тщательную проверку и повторное использование проверенных решений.
Пропасть между академией и индустрией расширилась с середины 2010-х, когда в массовое производство пошли FinFET. Стоимость разработки выросла почти на порядок. Инициативы вроде University FinFET Program от TSMC и государственные центры проектирования помогают некоторым университетам, но большинству передовые техпроцессы недоступны.
На практике это выглядит так: стартап знает свой алгоритм или интерфейс, но не умеет с нуля проектировать каждый вспомогательный блок. Разработка всего internally отняла бы годы и миллионы. Поэтому индустрия использует готовые IP-блоки — как программисты используют библиотеки, не пиша каждую функцию с нуля. Это позволяет сосредоточиться на системном уровне, а не на изобретении очередного АЦП.
Верификация — ещё один разрыв. В академии достаточно, чтобы пять-десять чипов из сорока заработали в лаборатории. Отказ остальных можно не упоминать в статье. В промышленности отказы считают в ppm, каждый редкий сбой расследуют до корня. Академия живёт по гибким срокам: опоздал к раунду — жди следующего. В индустрии опоздание на рынок может убить весь проект и обрушить цепочку поставок. Академия исследует, что возможно. Индустрия выясняет, что жизнеспособно в масштабе.