從IC到嵌入式系統(tǒng)

　　Mentor：不僅EDA，更提出嵌入式軟件自動化(ESA)

　　Mentor Graphics公司最近有了新定位，不再是EDA廠商的代表了，而是EDA和嵌入式軟件廠商。

　　在9月2日北京舉行的Mentor年度大會——EDA Tech Forum2010上，該公司董事長兼CEO Wally Rhines從IC設計業(yè)的狀況開始分析，帶我們一步步發(fā)現(xiàn)ESA的價值。

　　IC設計業(yè)的未來

　　預計IC業(yè)將有10倍設計增長需求，8年后的2018年，一塊芯片中將有400億晶體管;12年后的2022年，一塊芯片中將有1000億個晶體管(圖1)。這1000億不涉及存儲器(存儲器現(xiàn)已達到1000億晶體管規(guī)模)，主要指邏輯+存儲等。

　　摩爾定律能否帶我們達到1000億晶體管目標?業(yè)界普遍認為不太可能，僅減小晶體管制造的特征尺寸已經(jīng)不夠了。我們必須要采用其他辦法，例如多層(2D)封裝、3D封裝等。如圖2所示摩爾定律的時代演變，是在同樣功能時將成本遞減的主要來源。半導體業(yè)與其他工業(yè)不同，從數(shù)量來看，半導體工業(yè)是持續(xù)增長的一個行業(yè)，每年晶體管數(shù)量增49%，芯片數(shù)量增13%，但每個晶體管成本年降低35%左右。預計即使在摩爾定律過時多日之后，即超越摩爾時代，每年的晶體管數(shù)量仍將持續(xù)遞增，芯片每項功能的成本仍將持續(xù)降低。

　　近年來，半導體企業(yè)改組(重組、分化)現(xiàn)象也頻繁，可見半導體業(yè)的演變十分劇烈，但實際上大企業(yè)在整個半導體業(yè)的市占率沒有變得更高，而是越來越低，即大公司變小了(表1)。如果觀察5年前、10年前、20年前、30年來第一名和前十大、二十大在整個半導體行業(yè)的比重，會發(fā)現(xiàn)這樣的趨勢，而且多年前的前十大有的已不是現(xiàn)在的前10名，一些企業(yè)甚至已消失了。

　　對中小企業(yè)而言，由于上億門設計不是每家設計公司可以負擔得起的。所以50%初創(chuàng)公司做數(shù)?；旌匣蛏漕l及純粹的模擬IC等，因為投資小，需要專門的技巧，只要找到模擬秘訣就可以做。而大型企業(yè)往往做復雜的大規(guī)模設計。

　　ESA(嵌入式軟件自動化)將向EDA工具一樣普及

　　那我們?nèi)绾卧O計400億晶體管的芯片?好消息是盡管很難，但設計師門一直采用革命性的設計方法，從1988年開始EDA(電子設計自動化)設計工具(圖3)，到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了巨大的技術變革。當前，400億晶體管IC所需要的EDA工具可能已經(jīng)存在了，但我們不能依靠目前的設計工具來設計1000億只晶體管。下一步，我們要靠四個方面的創(chuàng)新：系統(tǒng)級設計、功能驗證、物理設計與驗證、嵌入式軟件。

　　按照目前的設計模式，SoC設計成本預計在三年內(nèi)超過1億美元。但嵌入式軟件也很重要(圖4)，因為預計設計成本仍在持續(xù)增長，其中大多數(shù)是用于軟件。今天超過一半的芯片設計團隊中一半是軟件工程師。因此Mentor Graphics預測就像1980、1990年代做EDA(電子設計自動化)工具一樣，嵌入式軟件自動化(ESA)將會得到大力發(fā)展。ESA將使嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)和驗證自動化，就像EDA工具做IC設計一樣。其實，復雜IC今天需要系統(tǒng)軟件的支持，例如臺灣聯(lián)發(fā)科技和展訊不僅提供芯片，連軟件也一并提供，說明了ESA的重要性。

　　Mentor Graphics公司認為ESA主要有三個方向：⒈增加設計復用，例如Mentor現(xiàn)在已經(jīng)有工具來允許你用標準的嵌入式軟件，更快速地做嵌入式設計應用;⒉生態(tài)環(huán)境和平臺，開發(fā)平臺像AutoSAR、Executable UML(xtUML)，Matlab可用于軟件開發(fā);⒊開放標準，像Linux和Android等，這些開放源碼為下一代產(chǎn)品作貢獻。