Dự báo công nghệ đột phá năm 2024 - phần 2

Tiếp tục đưa ra những dự báo về công nghệ năm 2024, bà Ee Huei Sin - Chủ tịch bộ phận Các giải pháp công nghiệp điện tử tại Keysight Technologies đã phác thảo một số chi tiết về xu hướng và đổi mới sáng tạo công nghệ quan trọng mà Keysight tin rằng sẽ định hình năm 2024.

Bán dẫn/Tự động hóa thiết kế điện tử

Những sáng tạo tiên tiến về bán dẫn sẽ diễn ra mạnh mẽ. Kết nối thế giới số và thế giới vật lý sẽ cần đến các giao diện và quá trình xử lý số mạnh mẽ để có thể xử lý các đặc điểm vật lý ngày càng phức tạp của tín hiệu. Nhiều cột mốc công nghệ bán dẫn sẽ cần được vượt qua để đạt được mục tiêu này và giải quyết những khó khăn thách thức có liên quan.

Dự báo hiệu năng tiếp tục là điều kiện bắt buộc trong thiết kế điện tử. Trong năm 2024, đội ngũ kỹ sư sẽ tiếp tục quá trình phát hiện và xử lý sớm lỗi trong chu kỳ phát triển sản phẩm điện tử (quá trình dịch trái). Trong bối cảnh thiết kế đang chuyển dần từ không gian thực sang không gian ảo, đội ngũ kỹ sư có thể phát hiện và xử lý các vấn đề theo cách hiệu quả nhất, hiểu rõ và cải thiện hiệu năng tốt hơn. Trong những năm tới, việc kết nối giữa các quy trình thiết kế và đo kiểm sẽ được tập trung chú ý để xử lý độ phức tạp cao và các yêu cầu ngày càng chặt chẽ về thời gian đưa sản phẩm ra thị trường đối với các sản phẩm điện tử sử dụng trong ngành vô tuyến, hữu tuyến, hàng không vũ trụ & quốc phòng và các ngành nghề lĩnh vực khác.

3DIC và chiplet không đồng dạng: những tiêu chuẩn mới dần định hình. Các tiêu chuẩn mới như UCIe đang dần xuất hiện để tạo ra chiplet và chia thiết kế hệ thống trên chip thành các cấu phần chức năng nhỏ hơn có thể được lắp ráp vào mạch tích hợp 2,5D hoặc 3D bằng công nghệ đóng gói tiên tiến. Để mô phỏng kết nối lớp vật lý giữa các khuôn (die-to-die), các nhà thiết kế cần có khả năng mô phỏng kênh, tần số tốc độ cao cho UCIe và các tiêu chuẩn khác.

Tự động hóa phần mềm hỗ trợ đội ngũ kỹ sư. Khi định luật Moore dần tiệm cận giới hạn, tự động hóa luồng công việc để cải thiện quy trình thiết kế sẽ giúp đội ngũ kỹ sư thiết kế nâng cao năng suất. Trong năm 2024, các kỹ thuật tự động hóa phần mềm, chẳng hạn như Python API, sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc tích hợp các công cụ “loại tốt nhất” vào các hệ sinh thái thiết kế và đo kiểm mở, có khả năng tương tác.

Làm chủ chuyển đổi số: các yếu tố quản lý thiết kế then chốt. Khi quy trình công việc của doanh nghiệp số dần xuất hiện, nhiều tổ chức đang đầu tư vào các bộ công cụ, dữ liệu và tài sản trí tuệ để quản lý thiết kế. Trong tương lai, phần mềm quản lý dữ liệu thiết kế và sở hữu trí tuệ sẽ đóng vai trò trọng yếu trong việc hỗ trợ các nhóm thiết kế nằm ở các khu vực địa lý khác nhau hợp tác để tạo ra các thiết kế SoC và chiplet không đồng dạng phức tạp. Tạo liên kết kỹ thuật số giữa việc xác định yêu cầu và tuân thủ, cũng như gắn kết chặt chẽ hơn nữa với các hệ thống doanh nghiệp như PLM sẽ hỗ trợ quá trình chuyển đổi số các chu kỳ phát triển sản phẩm.

Quang tử silicon thúc đẩy chuyển đổi trung tâm dữ liệu. Các trung tâm dữ liệu đang thay đổi để cung cấp hiệu năng tính toán cao hơn, đáp ứng sự tăng trưởng vượt bậc của các ứng dụng AI và ML, cũng như yêu cầu sử dụng năng lượng và quản lý nhiệt hiệu quả hơn. Quang tử silicon sẽ đóng vai trò quan trọng trong quá trình đẩy nhanh chuyển đổi trung tâm dữ liệu, đáp ứng nhu cầu về hiệu năng điện toán. Trong khi phát triển các loại chip tốc độ cao cho trung tâm dữ liệu có thích hợp kết nối quang tử, đội ngũ kỹ sư thiết kế sẽ cần các bộ công cụ thiết kế quy trình (PDK) và các mô hình mô phỏng chính xác có thể hỗ trợ hoạt động phát triển tiên tiến.

Phát triển bền vững

Mức độ tiêu thụ năng lượng ảnh hưởng đến các quyết định công nghệ. Thay vì chỉ dựa trên cơ sở đánh giá hiệu năng và chi phí, yếu tố phát triển bền vững cũng được tính đến nhiều hơn trong khi ra các quyết định công nghệ. Sử dụng năng lượng hiệu quả sẽ trở thành tiêu chí bắt buộc, ảnh hưởng đến mọi quyết định của ban lãnh đạo cấp cao nhằm đạt được các mục tiêu về môi trường.

Nhu cầu đa dạng hóa nguồn năng lượng. Để hỗ trợ dịch chuyển sang năng lượng tái tạo, lưới điện sẽ có nhu cầu bổ sung lưu trữ điện năng để tạo điều kiện cho các công ty điện lực quản lý hiệu quả sự biến thiên của nhu cầu.

Lưới điện vi mô đóng vai trò quan trọng hơn. Hiện nay, chúng ta tổn thất khoảng 50% điện năng trong quá trình phân phối, do đó lưới điện vi mô sẽ ngày càng trở nên phổ biến vì chúng có thể phát, phân phối và kiểm soát điện năng ở gần phụ tải tiêu thụ. Năng lực cung cấp điện ổn định với khả năng hồi phục này sẽ được sử dụng trong nhiều ứng dụng như điện khí hóa vùng ngoại ô, nông thôn, trong căn cứ quân sự và các cơ sở hạ tầng trọng yếu.

Trọng tâm mới trong ngành xe điện (EV): ưu tiên và dự đoán tình trạng pin. Khi EV tiếp tục phát triển, nỗi lo về khoảng cách hoạt động sẽ giảm xuống khi khoảng cách 480 km (300 dặm) trở thành tiêu chuẩn. Tuy vậy, tình trạng của pin sẽ trở thành tiêu chí tiếp theo thu hút sự chú ý. Như việc pin điện thoại bị xuống cấp dần theo thời gian đã cho thấy, không lái  xe nào muốn rơi vào tình huống xe nhanh chóng hết pin, có thể khiến họ bị mắc kẹt hoặc cần sạc pin nhiều lần trong ngày. Tình trạng sức khỏe pin sẽ trở thành một yếu tố ảnh hưởng đến quyết định mua xe điện, từ đó tạo ra cơ hội cho các nhà sản xuất ô tô đưa ra giải pháp trực quan hóa tình trạng sức khỏe của chiếc xe để cung cấp thông tin và trấn an lái xe. Thông tin sẽ được cung cấp chi tiết, thông qua các giao diện ứng dụng công nghệ trò chơi hóa để lái xe có thể thấy ảnh hưởng của hành động của mình tới việc đảm bảo hiệu năng tốt nhất của hệ thống quản lý pin. Ngoài ra, tích hợp các thuật toán AI vào hệ thống có thể giúp dự báo về sức khỏe và hiệu năng pin trong những điều kiện khác nhau, giúp giải tỏa mọi lo ngại.

Động lực giảm phát thải trong công nghệ mạng vô tuyến. Trong bối cảnh ngày càng có nhiều quan ngại về tính bền vững của các mạng vô tuyến, AI sẽ đóng vai trò then chốt trong việc giúp giảm tác động môi trường của 6G. Chẳng hạn, công nghệ này có thể xác định cách tối ưu hóa mức độ tiêu thụ năng lượng bằng cách bật/tắt các phần tử mạng theo điều kiện vận hành trong thời gian thực. Khi các mạng 6G được triển khai và ngày càng nhiều thiết bị và máy móc được kết nối vô tuyến, càng có nhiều cơ hội tối ưu hóa vận hành và giảm phát thải carbon. Chẳng hạn, 6G sẽ hiện đại hóa xe tự hành, nhờ đó giảm lưu lượng giao thông, cũng như giảm một phần lãng phí và kém hiệu quả phát sinh khi xe có người lái. Trong nông nghiệp, các thiết bị IoT kết nối 6G sẽ giám sát điều kiện đất trồng, giúp tối ưu hóa mức độ sử dụng nước và phân bón. Khi 6G được phổ quát, công nghệ này sẽ tạo ra kỷ nguyên mới của vận hành bền vững.

Ứng dụng các thước đo chuẩn công nghiệp. Trong năm 2024, thị trường sẽ hướng tới tiêu chuẩn hóa các chỉ số đo lường tính bền vững, bao gồm việc đo lường tổng phát thải carbon của mạng vô tuyến. Nhờ đó, có thể loại bỏ được các tuyên bố vô căn cứ về giảm thiểu tác động môi trường (hoạt động tẩy xanh) và đẩy nhanh quá trình đạt phát thải ròng bằng không.