對勾形復蘇 新需求引領(lǐng)半導體業(yè)革新

　　今年4月的Globalpress電子峰會(huì )如期在美國舊金山舉行，30多家公司的密集講演折射出半導體業(yè)的回暖態(tài)勢，而從與會(huì )公司的發(fā)展策略和分享的熱點(diǎn)技術(shù)中，或可一窺半導體業(yè)下一波的發(fā)展方向。本報記者特就其中的熱點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行探討，并就幾家公司的發(fā)展策略進(jìn)行介紹，以饗讀者。

　　ASIC與FPGA發(fā)力低功耗

　　年參加Globalpress電子峰會(huì )的企業(yè)代表中，與FPGA相關(guān)的公司數量眾多，包括Altera、Lattice(萊迪思)、QuickLogic等。而與其呈此消彼長(cháng)之勢的ASIC陣營(yíng)也不甘示弱，Open-Sili-con、Global Unichip立場(chǎng)堅定地做ASIC的擁躉。兩者之間的暗戰由來(lái)已久，但此番不約而同地找到了“共同點(diǎn)”———低功耗。

　　Altera市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)部高級副總裁Danny Brian指出，FPGA設計過(guò)去注重密度和效能，如今轉變成重視低功耗設計并同時(shí)兼顧密度和效能。Altera通過(guò)采用各種創(chuàng )新技術(shù)和28nm制程工藝，來(lái)降低高帶寬應用的成本和功耗。

　　Lattice此番主打中等密度和低密度FPGA，鎖定數碼相機、液晶電視、服務(wù)器、無(wú)線(xiàn)基站、安全監控、智能手機等市場(chǎng)。Lattice公司總裁兼首席執行官Bruno Guilmart說(shuō)，市場(chǎng)對中等密度FPGA的要求是低功耗和優(yōu)化的性能，對低密度FPGA的要求是低成本和易于使用。Lattice的產(chǎn)品也將適應這些需求進(jìn)一步擴展其市場(chǎng)，其2010年第一季度FPGA營(yíng)業(yè)額增長(cháng)41%成為準確把脈市場(chǎng)需求的有力佐證。

　　隨著(zhù)先進(jìn)制程技術(shù)的不斷進(jìn)步，ASIC飽受開(kāi)發(fā)成本不斷上升、靈活性不足的詬病，因而市場(chǎng)逐漸被FPGA侵蝕。但臺灣創(chuàng )意電子(Global Unichip)公司市場(chǎng)處處長(cháng)黃克勤認為，ASIC的成本更多是從市場(chǎng)總量/單價(jià)比出發(fā)，而通過(guò)ASIC設計公司和晶圓廠(chǎng)的合作，可降低ASIC的前端制造成本和風(fēng)險，即ASIC無(wú)晶圓模式。他還表示，在低功耗設計上，降低漏電流和動(dòng)態(tài)消耗功率是ASIC設計公司關(guān)注的兩大焦點(diǎn)。2003年就一直在A(yíng)SIC市場(chǎng)耕耘的Open-Silicon公司總裁兼首席執行官NaveedSherwani認為，ASIC設計業(yè)正在經(jīng)歷變革，如從完全自有IP到購買(mǎi)部分第三方IP、從自建工廠(chǎng)到成為Fabless、從自有設計工具到使用第三方設計工具等，ASIC廠(chǎng)商只需做好產(chǎn)品定義，其他如架構和RTL設計、IP、晶圓制造等將更多地外包給芯片設計服務(wù)公司，這是綜合考量靈活性、成本、上市時(shí)間的結果。

　　MEMS應與晶圓廠(chǎng)加強合作

　　MEMS隨著(zhù)觸摸屏手機的大范圍普及也開(kāi)始水漲船高。Gartner公司調查總監Stephan Ohr在會(huì )上表示，非光學(xué)傳感器2010年的市場(chǎng)容量預計將突破31億美元，2014年將接近50億美元。汽車(chē)仍是其最大的應用市場(chǎng)，預計2014年其規模將突破28億美元。ADI公司副總裁兼總經(jīng)理Mark Martin說(shuō)，未來(lái)10年是MEMS第三次應用浪潮，出現在醫療、工業(yè)控制和軍事領(lǐng)域，MEMS高效加速器和陀螺儀將進(jìn)一步帶動(dòng)其多元化應用。

　　MEMS產(chǎn)品出貨量已達到2000萬(wàn)片的SiTime公司市場(chǎng)行銷(xiāo)副總裁Piyush Sevalia說(shuō)，在網(wǎng)絡(luò )、通信、存儲、消費電子等時(shí)鐘發(fā)生器應用市場(chǎng)，全硅產(chǎn)品取代石英是必然趨勢，因其可提供更高性能、更低成本、更小占位面積和更快的上市時(shí)間。他舉例道，SiTime全硅振蕩器IC的生產(chǎn)流程是2周，而石英高精密機械加工制造工藝周期一般需8-16周。

　　雖然MEMS在市場(chǎng)上表現搶眼，但其仍面臨著(zhù)封裝、質(zhì)量穩定性等諸多挑戰。

　　在MEMS市場(chǎng)上有過(guò)多年經(jīng)驗的Bosch Sensortec GmbH常務(wù)董事Frank Melzer指出，單一的MEMS產(chǎn)品并不能保證在市場(chǎng)上獲得成功，應該提供一系列MEMS產(chǎn)品和相關(guān)的軟件支持才能適應市場(chǎng)多樣化的需求，并且要應用先進(jìn)技術(shù)和提供完好的質(zhì)量。Coventor總裁兼首席執行官Mike Jamiolkowski認為，晶圓廠(chǎng)應積累MEMS標準化制程經(jīng)驗，與MEMS設計業(yè)者通力合作，擴展多元化生態(tài)環(huán)境，才能有效拓展MEMS的市場(chǎng)應用。

　　EDA著(zhù)力提高布局效率

　　EDA一直是半導體業(yè)的重要分支。從2009年的數據看，模擬IC市場(chǎng)銷(xiāo)售額達310億多美元，而EDA銷(xiāo)售額約10億美元。EDA為適應半導體業(yè)對EDA的新需求，在降低功耗和噪音處理、提高布局/布線(xiàn)效率等方面不斷發(fā)力，以此來(lái)獲得更長(cháng)足的發(fā)展動(dòng)力。

　　當制程技術(shù)從45nm進(jìn)入28nm階段，無(wú)論是芯片設計前端或后端，降低功耗和噪聲的重要性為EDA廠(chǎng)商所重視。在EDA領(lǐng)域深耕細作的Apache瞄準這一需求，專(zhuān)門(mén)提供降低功率和噪聲的EDA工具。Apache公司CEO兼董事長(cháng)Andrew Yang表示，Apache公司開(kāi)發(fā)的EDA工具可解決28nm芯片的噪聲、EMI輻射和干擾等問(wèn)題。Andrew Yang還指出，EDA廠(chǎng)商除了降低功耗外，也要提供合適的電源供應設計內容以及芯片制程后的校正服務(wù)。

　　隨著(zhù)采用數字和模擬混合芯片的數量日益增多，對EDA工具的可再利用、可移植模擬設計創(chuàng )建方法的要求也越來(lái)越高。Magma(微捷碼)公司對此推出Titan ALX(模擬布局加速器)和Titan AVP(模擬虛擬原型設計)工具，可提高模擬/混合信號設計的動(dòng)態(tài)布局的產(chǎn)品化率，使客戶(hù)可采用更新的工藝技術(shù)更快地開(kāi)發(fā)出產(chǎn)品。Magma市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)副總裁Bob Smith還介紹了靜態(tài)時(shí)序分析與提取產(chǎn)品———Tekton/QCP。他表示，目前在芯片流片之前的驗證工具仍然采用15年前的架構，費時(shí)很長(cháng)時(shí)間，而Magma的Tekton/QCP新架構可使SoC時(shí)序分析和提取在1小時(shí)之內完成。

　　Altera：新一代FPGA支持多樣化精度DSP設計

　　-日益增長(cháng)的帶寬要求對處理性能要求走高，固定精度的DSP已不能滿(mǎn)足應用需求。

　　-Altera應用28nm技術(shù)開(kāi)發(fā)的新一代StratixV家族FPGA，支持多樣化精度的DSP設計，可替代傳統的DSP和ASSP。

　　“FPAG設計已從過(guò)去追求密度和效能轉變成相當重視低功耗并同時(shí)兼顧密度和效能。”Altera市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)部高級副總裁DannyBiran強調了低功耗在FPGA設計中的重要性。

　　他表示，在視頻處理、無(wú)線(xiàn)基站、醫療圖像處理、高性能計算機、軍事雷達等應用中，日益增長(cháng)的帶寬要求對處理性能要求走高，比如在視頻處理中，已從標清到高清再發(fā)展到4K的分辨率，DSP要處理比以前高出25倍的像素精度，從9×9提升到18×18;在無(wú)線(xiàn)基站從3G到LTE再到LTEAdvanced的演進(jìn)過(guò)程中，對DSP的要求是要適應多載波和多重天線(xiàn)的設計，DSP處理效能更要提高到200倍才行，精度要從18×18提升到27×27;在軍事雷達監測系統中，從固定目標監測到實(shí)時(shí)多目標監測，DSP處理效能的精度也要提升100倍。固定精度的DSP在既定成本和功耗的范圍內，已不能滿(mǎn)足上述的應用需求。

　　Altera應用28nm技術(shù)開(kāi)發(fā)的新一代StratixV家族FPGA，提高了集成度和I/O性能，同時(shí)滿(mǎn)足了成本和功耗要求。它支持多樣化精度的DSP設計，可替代傳統的DSP和ASSP，有效滿(mǎn)足市場(chǎng)對DSP的多重需求。經(jīng)過(guò)測算，在視頻處理中，可節約30%多的DSP資源;在無(wú)線(xiàn)基站中，比固定運算的DSP可節約30%多的資源;在軍事雷達應用中，可節約50%的DSP資源。Altera可提供包括IP、接口在內的可驗證的參考設計及開(kāi)發(fā)板。