對勾形復(fù)蘇 新需求引領(lǐng)半導(dǎo)體業(yè)革新

　　今年4月的Globalpress電子峰會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(dǎo)體業(yè)的回暖態(tài)勢，而從與會公司的發(fā)展策略和分享的熱點(diǎn)技術(shù)中，或可一窺半導(dǎo)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電子峰會的企業(yè)代表中，與FPGA相關(guān)的公司數(shù)量眾多，包括Altera、Lattice(萊迪思)、QuickLogic等。而與其呈此消彼長之勢的ASIC陣營也不甘示弱，Open-Sili-con、Global Unichip立場堅定地做ASIC的擁躉。兩者之間的暗戰(zhàn)由來已久，但此番不約而同地找到了“共同點(diǎn)”———低功耗。

　　Altera市場營銷部高級副總裁Danny Brian指出，FPGA設(shè)計過去注重密度和效能，如今轉(zhuǎn)變成重視低功耗設(shè)計并同時兼顧密度和效能。Altera通過采用各種創(chuàng)新技術(shù)和28nm制程工藝，來降低高帶寬應(yīng)用的成本和功耗。

　　Lattice此番主打中等密度和低密度FPGA，鎖定數(shù)碼相機(jī)、液晶電視、服務(wù)器、無線基站、安全監(jiān)控、智能手機(jī)等市場。Lattice公司總裁兼首席執(zhí)行官Bruno Guilmart說，市場對中等密度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(yīng)這些需求進(jìn)一步擴(kuò)展其市場，其2010年第一季度FPGA營業(yè)額增長41%成為準(zhǔn)確把脈市場需求的有力佐證。

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

　　MEMS應(yīng)與晶圓廠加強(qiáng)合作

　　MEMS隨著觸摸屏手機(jī)的大范圍普及也開始水漲船高。Gartner公司調(diào)查總監(jiān)Stephan Ohr在會上表示，非光學(xué)傳感器2010年的市場容量預(yù)計將突破31億美元，2014年將接近50億美元。汽車仍是其最大的應(yīng)用市場，預(yù)計2014年其規(guī)模將突破28億美元。ADI公司副總裁兼總經(jīng)理Mark Martin說，未來10年是MEMS第三次應(yīng)用浪潮，出現(xiàn)在醫(yī)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)一步帶動其多元化應(yīng)用。

　　MEMS產(chǎn)品出貨量已達(dá)到2000萬片的SiTime公司市場行銷副總裁Piyush Sevalia說，在網(wǎng)絡(luò)、通信、存儲、消費(fèi)電子等時鐘發(fā)生器應(yīng)用市場，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(jī)械加工制造工藝周期一般需8-16周。

　　雖然MEMS在市場上表現(xiàn)搶眼，但其仍面臨著封裝、質(zhì)量穩(wěn)定性等諸多挑戰(zhàn)。

　　在MEMS市場上有過多年經(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上獲得成功，應(yīng)該提供一系列MEMS產(chǎn)品和相關(guān)的軟件支持才能適應(yīng)市場多樣化的需求，并且要應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)和提供完好的質(zhì)量。Coventor總裁兼首席執(zhí)行官M(fèi)ike Jamiolkowski認(rèn)為，晶圓廠應(yīng)積累MEMS標(biāo)準(zhǔn)化制程經(jīng)驗，與MEMS設(shè)計業(yè)者通力合作，擴(kuò)展多元化生態(tài)環(huán)境，才能有效拓展MEMS的市場應(yīng)用。

　　EDA著力提高布局效率

　　EDA一直是半導(dǎo)體業(yè)的重要分支。從2009年的數(shù)據(jù)看，模擬IC市場銷售額達(dá)310億多美元，而EDA銷售額約10億美元。EDA為適應(yīng)半導(dǎo)體業(yè)對EDA的新需求，在降低功耗和噪音處理、提高布局/布線效率等方面不斷發(fā)力，以此來獲得更長足的發(fā)展動力。

　　當(dāng)制程技術(shù)從45nm進(jìn)入28nm階段，無論是芯片設(shè)計前端或后端，降低功耗和噪聲的重要性為EDA廠商所重視。在EDA領(lǐng)域深耕細(xì)作的Apache瞄準(zhǔn)這一需求，專門提供降低功率和噪聲的EDA工具。Apache公司CEO兼董事長Andrew Yang表示，Apache公司開發(fā)的EDA工具可解決28nm芯片的噪聲、EMI輻射和干擾等問題。Andrew Yang還指出，EDA廠商除了降低功耗外，也要提供合適的電源供應(yīng)設(shè)計內(nèi)容以及芯片制程后的校正服務(wù)。

　　隨著采用數(shù)字和模擬混合芯片的數(shù)量日益增多，對EDA工具的可再利用、可移植模擬設(shè)計創(chuàng)建方法的要求也越來越高。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(shè)計)工具，可提高模擬/混合信號設(shè)計的動態(tài)布局的產(chǎn)品化率，使客戶可采用更新的工藝技術(shù)更快地開發(fā)出產(chǎn)品。Magma市場營銷副總裁Bob Smith還介紹了靜態(tài)時序分析與提取產(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(gòu)，費(fèi)時很長時間，而Magma的Tekton/QCP新架構(gòu)可使SoC時序分析和提取在1小時之內(nèi)完成。

　　Altera：新一代FPGA支持多樣化精度DSP設(shè)計

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

　　-Altera應(yīng)用28nm技術(shù)開發(fā)的新一代StratixV家族FPGA，支持多樣化精度的DSP設(shè)計，可替代傳統(tǒng)的DSP和ASSP。

　　“FPAG設(shè)計已從過去追求密度和效能轉(zhuǎn)變成相當(dāng)重視低功耗并同時兼顧密度和效能。”Altera市場營銷部高級副總裁DannyBiran強(qiáng)調(diào)了低功耗在FPGA設(shè)計中的重要性。

　　他表示，在視頻處理、無線基站、醫(yī)療圖像處理、高性能計算機(jī)、軍事雷達(dá)等應(yīng)用中，日益增長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(biāo)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;在無線基站從3G到LTE再到LTEAdvanced的演進(jìn)過程中，對DSP的要求是要適應(yīng)多載波和多重天線的設(shè)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(dá)監(jiān)測系統(tǒng)中，從固定目標(biāo)監(jiān)測到實(shí)時多目標(biāo)監(jiān)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(nèi)，已不能滿足上述的應(yīng)用需求。

　　Altera應(yīng)用28nm技術(shù)開發(fā)的新一代StratixV家族FPGA，提高了集成度和I/O性能，同時滿足了成本和功耗要求。它支持多樣化精度的DSP設(shè)計，可替代傳統(tǒng)的DSP和ASSP，有效滿足市場對DSP的多重需求。經(jīng)過測算，在視頻處理中，可節(jié)約30%多的DSP資源;在無線基站中，比固定運(yùn)算的DSP可節(jié)約30%多的資源;在軍事雷達(dá)應(yīng)用中，可節(jié)約50%的DSP資源。Altera可提供包括IP、接口在內(nèi)的可驗證的參考設(shè)計及開發(fā)板。