Marvell は本日、特注品の仕立て屋の扉を正式にオープンしますが、布を裁断したり縫ったりするのではなく、カスタム 5nm 半導体を作り上げています。
簡単に言うと、仕組みは次のようになります。機械学習、5G ネットワーキング、ネットワーク セキュリティなど、特定のワークロードを効率的に処理するための独自のコンピュータ チップを設計したい組織があるとします。あるいは、この 3 つすべてでもよいのではないでしょうか。
米国の半導体大手 Marvell 社に連絡し、同社の半導体ライブラリから、イーサネットやフラッシュメモリ コントローラ、ネットワーク インターフェイス、AI、暗号化アクセラレータなど、カスタム コンポーネントに必要なテクノロジ ブロックを選択します。
アプリケーション コードを実行するために Arm CPU コアもいくつか追加することになるでしょうし、その後、特定のワークロードを高速化したり処理したりするために独自の回路をいくつか追加することになるでしょう。
最終的な設計図を Marvell 社に渡すと、Marvell 社は、自社の顧客に販売するボックスや、通信会社、上位層のクラウド プロバイダー、野心的な企業であれば自社のネットワークに展開するマシンなど、自社の製品に組み込む最終的なシリコン チップを供給します。
このASIC-as-a-serviceは、Marvellが長年築いてきた顧客との関係を形式化したものです。例えば、Marvellが設計した部品を年間100万個も発注している大口顧客であれば、自社の機器に合わせて設計を微調整してもらうことも可能でしょう。こうした顧客からの要望が高まり、Marvellはこれを「包括的なカスタムASICソリューション」と名付け、正式なプロセスとして確立したと考えられます。
Marvell は本日正式に発表したにもかかわらず、すでに一部の顧客にこのソリューションを提供しており、同社のカスタム チップは来年中に出荷される予定であると広報担当者が語った。
細則
これが概要です。Marvellのスタッフとの会話から得られた、より具体的な内容をもう少し詳しく見ていきましょう。まず、カスタムパーツをご希望の場合は、Marvellと話し合い、チップに何を求めるかを明確にします。Marvellは、お客様にお支払いいただく一時的なエンジニアリング料金を前払いで算出し、チップ1個あたりの価格について合意します。
Marvellがお客様のご要望に応じてダイのフロアプラン上にブロックを配置する一方で、お客様の社内チップ設計チームは、チップに搭載したいカスタム回路の設計図を作成し、お客様に引き渡します。これは、あまり使用されていないAIアルゴリズムを高速化する数学エンジンや、何らかのデータ処理パイプラインなど、様々な用途が考えられます。
また、Marvellの全ライブラリから選択できるとのことです。神聖なものは一切隠されていませんが、最終的にはお客様の知的財産、カスタムビットはお客様の所有となり、Marvellもお客様の選択したライブラリブロックという知的財産を所有します。Marvellは、112G SerDesを含む、データセンターグレードのシステムオンチップ（SoC）に必要なあらゆる技術を幅広く取り揃えていると自負しています。
ASIC をどの程度カスタマイズするかはあなた次第です。少しだけカスタマイズすることも、かなりカスタマイズすることもできます。
マーベルが提供しているカスタマイズ レベルの図解: 左から、標準チップ製品のひとつであるマーベルの非カスタム チップの例、顧客固有のインターフェイスとアクセラレータを備えた調整済み ASIC、顧客提供の設計を含むカスタマイズされた ASIC (クリックして拡大)
最終的には、通常約1年から18ヶ月後に、すべての部品が統合され、シミュレーションと検証が行われ、製造前のテープアウト準備が整います。その後、MarvellはTSMCなどと連携し、適切なプロセスノード（例えば5nm）でチップを製造します。その後、お客様はMarvellの非カスタム標準製品を購入するのと同じように、合意されたチップ単価でMarvellからチップを購入します。
また、ThunderX3 などの Arm 互換 CPU コアを使用しており、ソフトバンク傘下のマイクロプロセッサメーカーとまだ関係がない場合は、Marvell が Arm との契約やロイヤルティの調整も行います。
TSMCと提携することで、マルチダイチップパッケージなどへのアクセスも可能になり、HBM2、トランシーバー、PHY、相互接続、その他のチップレットをメインダイと同じパッケージ内に配置できるようになります。1パッケージあたり1ダイの基本ASICである必要はありません。
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最低発注量に関する要件があるかどうか尋ねたところ、広報担当者は次のように答えました。「最低発注量に関する明確な基準はありません。しかし、マーベルは、限られたエンジニアリングリソースとして当社のASIC設計プロジェクトを優先する必要があり、そのため、当社はより大量かつ収益性の高い案件を受注する傾向にあります。」
つまり、Marvellがバックエンドの重労働を担うので、Marvellにとって価値のあるものにする必要があります。一方で、最終的な費用は、Marvellの協力なしに単独で行う場合よりも高額にならないようにする必要があります。
Marvell 社の ASIC 事業部門ゼネラルマネージャー、Kevin O'Buckley 氏は、Marvell プログラム以外では、単純な 7nm システムオンチップの最初のスピン、つまり A0 ステッピングに到達するだけで、エンジニアリング時間、マスク製造およびその他の製造コスト、およびその他の経費で通常 5,000 万ドルかかると見積もっています。
したがって、Marvell は、その状況において特注品のカスタマイズが価格競争力を維持できるようにする必要があります。顧客が独自の社内 ASIC チームを立ち上げ、数千万ドル、場合によっては数億ドルかかるプロジェクトよりも高価であってはなりません。
Marvellが顧客の最終的なカスタムASIC費用を合理的なレベルに抑える方法の一つは、ASICに組み込むチップブロックを提供することで、車輪の再発明を回避することです。Marvellは、実証済みのイーサネットPHYとコントローラー、NVMeストレージマネージャー、パケットスイッチ、メモリインターフェースなどを製造するために必要なすべての努力を既に行っています。これだけで、顧客のコストは「蒸発」するとO'Buckley氏は語りました。
同社の顧客には、5G通信事業者、エンタープライズネットワーク機器メーカー、航空宇宙・防衛大手、ハイパースケールおよび上位層のクラウドプロバイダー、そして将来的には自動車メーカーのサプライヤーも含まれることが期待されている。
最後に、マーベル社は、この提供は昨年、2018年にグローバルファウンドリーズからスピンアウトしたチップカスタマイズ事業のアベラ社を買収したことが一因であると述べた。グローバルファウンドリーズはIBMからアベラ社を買収した。®
