硅谷紀(jì)行—與高科技公司的“零距離”接觸（下）

EDA公司期待與IC設(shè)計(jì)共繁榮

隨著越來越多的IC設(shè)計(jì)公司如雨后春筍般涌現(xiàn)，與IC設(shè)計(jì)休戚相關(guān)的EDA公司也獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，并逐漸成為IC設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)不可或缺的組成部分。在不斷壯大自身實(shí)力的同時(shí)，EDA公司也不斷簡(jiǎn)化著IC設(shè)計(jì)軟件的界面，完善著軟件功能，從而讓IC設(shè)計(jì)更方便快捷，于是為客戶縮短設(shè)計(jì)面世時(shí)間無疑成為EDA公司共同的追求。

Synplicity：充分發(fā)揮FPGA的靈活性

當(dāng)ASIC越來越不能適應(yīng)靈活應(yīng)用的需求以及通用產(chǎn)品對(duì)低成本的要求逐漸提升，F(xiàn)PGA大量蠶食曾經(jīng)ASIC的市場(chǎng)，每年都以超過兩位數(shù)的增長(zhǎng)率發(fā)展。越來越多的設(shè)計(jì)將轉(zhuǎn)向FPGA，這其中還包括了很多ASIC設(shè)計(jì)工程師。隨著IC產(chǎn)業(yè)發(fā)展的光明前景，F(xiàn)PGA將以比ASIC更快的速度發(fā)展并呈現(xiàn)取代其的趨勢(shì)。在這樣的大市場(chǎng)環(huán)境下，以提供FPGA開發(fā)軟件為主的Synplicity公司得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，公司營(yíng)業(yè)額從2002年的4560萬美元壯大到2006年的6300萬美元。

Synplicity公司總部

隨著FPGA技術(shù)的發(fā)展，越來越多的功能需要在設(shè)計(jì)中加到FPGA中以應(yīng)對(duì)多媒體處理技術(shù)應(yīng)用的挑戰(zhàn)，比如越來越多的FPGA中開始加入ARM核，又如增加DSP功能以實(shí)現(xiàn)數(shù)碼相機(jī)的防抖動(dòng)功能，再如下一代SoC則需要多處理器來滿足高速視頻處理的需求，這些無疑增加了FPGA設(shè)計(jì)的難度，是對(duì)FPGA開發(fā)軟件提出的新要求。另外，隨著科技的不斷發(fā)展，越來越多的第三方IP為滿足應(yīng)用的需求而加入FPGA中，這需要軟件在實(shí)現(xiàn)不同IP技術(shù)完美融合的同時(shí)實(shí)現(xiàn)IP保護(hù)，目前Synplicity的軟件已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)將第三方IP保護(hù)性地加入開發(fā)工具中。特別的，目前FPGA開發(fā)的最新一個(gè)趨勢(shì)是支持ASIC目標(biāo)以補(bǔ)充FPGA的功能。

在FPGA功能不斷增加的同時(shí)，設(shè)計(jì)公司卻需要縮短設(shè)計(jì)時(shí)間以更快地推出產(chǎn)品，這無疑對(duì)軟件提出了更高的要求?？s短時(shí)間首先要簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)流程，增加設(shè)計(jì)功能模塊，讓開發(fā)人員更形象地完成設(shè)計(jì)過程，而縮短開發(fā)時(shí)間更重要的提高測(cè)試與調(diào)試過程的效率。Synplicity軟件可以提供特有的FPGA仿真和調(diào)試系統(tǒng)，為用戶實(shí)現(xiàn)從邏輯到物理的完整試驗(yàn)。

為了更好的擴(kuò)展業(yè)務(wù)，Synplicity不僅僅是完善自己的軟件產(chǎn)品，針對(duì)不同公司提供特定產(chǎn)品服務(wù)，更重要的是公司將在今年以公司名字推出FPGA硬件開發(fā)平臺(tái)，提供軟硬件全套的開發(fā)解決方案支持。公司CEO Bernard Aronson總結(jié)道：“用戶才能決定產(chǎn)品的品質(zhì)，我們所要做的是提供合適的平臺(tái)讓其工作更有效率！”

Mentor Graphics：降低功耗提出IC設(shè)計(jì)新挑戰(zhàn)

隨著能源問題的日益突出，低功耗IC已經(jīng)不是便攜產(chǎn)品的專利，節(jié)能降耗無疑成為整個(gè)電子行業(yè)的大趨勢(shì)，因此IC設(shè)計(jì)必須考慮降低功耗這個(gè)大趨勢(shì)，這無疑對(duì)EDA軟件提供商提出了新的要求。

當(dāng)然，隨著制程工藝的發(fā)展，功耗自然會(huì)隨之降低，但這絕非降低功耗的唯一途徑。IC設(shè)計(jì)工程師越來越希望能通過設(shè)計(jì)過程繼續(xù)降低功耗，畢竟當(dāng)前是一個(gè)“Gates are cheap，Power is expensive！”的時(shí)代，然而降低功耗卻并不是一件容易的事情。

首先，降低功耗必須從降低電流或者電壓兩者入手，而管理靜態(tài)電流必然涉及到使用雙閾值電壓門限(VTH)的設(shè)計(jì)優(yōu)化方法與電源門控技術(shù)。大多數(shù)設(shè)計(jì)會(huì)借助于設(shè)計(jì)優(yōu)化流程,因?yàn)樗梢栽谛阅芎挽o態(tài)泄漏泄漏功率之間取得折衷，而在軟件中則必須體現(xiàn)出對(duì)這種方法的支持。當(dāng)然，技術(shù)解決僅僅是其中一部分問題，更重要的是與電源相關(guān)的Bug已經(jīng)成為僅此與邏輯錯(cuò)誤之外硅芯片生產(chǎn)拖延的第二大問題，特別是考慮發(fā)哦電源對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的重要性以及設(shè)計(jì)完成后進(jìn)行門控仿真已經(jīng)太晚又太過昂貴，因此許多電源方面的錯(cuò)誤是很難被完全發(fā)現(xiàn)的。

因此，Mentor針對(duì)電源本身的Bug,采用O-In CDC(clock domain crossing)技術(shù)驗(yàn)證時(shí)鐘邏輯，尋找仿真發(fā)現(xiàn)不了的Bug，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，Mentor針對(duì)靜電流Bug采用Questa功率探測(cè)仿真技術(shù)驗(yàn)證電源門控以及管理系統(tǒng)電源狀態(tài)，以求在RTL之前發(fā)現(xiàn)Bug。

Mentor Graphics首席科學(xué)家Antal Rajnak

“所有調(diào)查都指出驗(yàn)證仍是設(shè)計(jì)周期的主要瓶頸，業(yè)界顯然必須采用新驗(yàn)證方法，才有可能突破這個(gè)瓶頸?！盡entor Graphics首席科學(xué)家Antal Rajnak表示，“隨著Questa推出，設(shè)計(jì)人員將能使用最新的語言標(biāo)準(zhǔn)和方法，不但讓他們更快找出更多錯(cuò)誤，還會(huì)提高驗(yàn)證生產(chǎn)力?！?/P>

Berkeley Design:IC設(shè)計(jì)需要高效軟件

與前面兩家公司不同，Berkeley Design是一家只有四年多歷史的公司，公司以提升模擬/射頻和混合信號(hào)IC的設(shè)計(jì)面市時(shí)間為主要奮斗目標(biāo)，提供精確電路分析技術(shù)服務(wù)，內(nèi)容涉及模擬和RF電路仿真、應(yīng)用數(shù)學(xué)、先進(jìn)數(shù)字分析技術(shù)和設(shè)備建模等。公司主要的優(yōu)勢(shì)是可以縮短消費(fèi)電子領(lǐng)域客戶的設(shè)計(jì)面市的時(shí)間。

數(shù)字技術(shù)在電子產(chǎn)品中得到了廣闊的應(yīng)用，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展帶來的結(jié)果不是模擬技術(shù)的減少而是增加。數(shù)字采用的不過是新的技術(shù)，而模擬采用的則是全部的技術(shù)，現(xiàn)在模擬技術(shù)采用的技術(shù)已經(jīng)幾乎與數(shù)字完全相同。消費(fèi)電子的發(fā)展有兩大趨勢(shì)，一是內(nèi)存的增加速度越來越快，另一個(gè)是模擬電源技術(shù)的增多，供電量增加電源管理難度也隨之加大。不僅如此，模擬和RF電路在半導(dǎo)體元件中變得越來越普及，復(fù)雜時(shí)鐘和I/O也更加重要，模擬IP則是隨處可見。因此，如何應(yīng)對(duì)模擬電路快速在IC中增加是個(gè)問題，解決這個(gè)問題更多的依靠軟件的支持。

Ravi Subramanian,  Berkeley Design CEO

目前，對(duì)模擬電路分析主要采用傳統(tǒng)的SPICE，而對(duì)數(shù)字電路則流行Digital FastSPICE，但兩種方法都存在很難同時(shí)高速且高效地同時(shí)支持?jǐn)?shù)字和模擬信號(hào)分析的尷尬。正是看到這樣一個(gè)局勢(shì)，Berkeley Design開發(fā)出Precision Circuit Analysis軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬和數(shù)字混合信號(hào)的高速與高效分析，可以有效地將仿真時(shí)間縮短到原來的1/10甚至更短。該軟件包括Analog FastSPICE、RF FastSPICE和PLL Noise Analyzer等功能，適合于絕大多數(shù)混合信號(hào)的仿真與開發(fā)分析。該類軟件特別適合消費(fèi)電子、電信與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，目前已經(jīng)可以支持45nm芯片設(shè)計(jì)。正如該公司CEO Ravi Subramanian所說：“我們的工具縮短了電路驗(yàn)證與芯片測(cè)定之間不斷增加的差別?！?/P>

幾個(gè)特別的公司

True CIRCUITS：模擬IP正當(dāng)時(shí)

對(duì)于許多國(guó)內(nèi)讀者來說，True CIRCUITS(TCI)是個(gè)異常陌生的名字，畢竟他們所專注的模擬IP領(lǐng)域確實(shí)非常特別。然而，當(dāng)我們?yōu)g覽該公司的主要客戶的時(shí)候，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)其中既有AMD、Microsoft、Nitendo這樣的消費(fèi)電子巨頭，又有TI、AMI等模擬領(lǐng)先廠商，甚至包括了ARM這樣以轉(zhuǎn)讓知識(shí)產(chǎn)權(quán)為生的公司。伴隨著模擬電路在數(shù)字設(shè)計(jì)中越來越重要，模擬IP正逐漸占據(jù)市場(chǎng)的主流。

Stephen Maneatis，True Circuits CEO

TCI提供的是高品質(zhì)、低抖動(dòng)的PLL、DLL和其他高速混合信號(hào)硬核，這些模擬電路的IP具有出色的魯棒性、可實(shí)現(xiàn)更多功能與創(chuàng)新應(yīng)用。隨著PLL、DLL等產(chǎn)品在通信等消費(fèi)電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，TCI的業(yè)務(wù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。

由TCI公司開發(fā)的IP宏模塊，利用16位以上的控制提供頻率調(diào)制和非常高的頻率分辨率，能提供6.235~400 MHz的分頻參考頻率，參考分頻器(reference divider)的值在1到64之間。設(shè)計(jì)人員可以把一系列精密鎖相環(huán)(PLL)用作硬宏單元來向系統(tǒng)提供時(shí)鐘，執(zhí)行內(nèi)建頻率極限(frequency margin)測(cè)試，并為串行/解串器和視頻應(yīng)用提供穩(wěn)定的時(shí)鐘。TCI還推出經(jīng)硅認(rèn)證的臺(tái)積電65nm鎖相環(huán)(PLL)和延遲鎖相環(huán)(DLL)系列硬核，適用于高速時(shí)序應(yīng)用。TCI已對(duì)那些在其產(chǎn)品中整合了該IP的客戶進(jìn)行了授權(quán)，并與其它領(lǐng)先硅代工廠和IDM就對(duì)采用其低至55nm工藝生產(chǎn)的PLL和DLL的porting和硅測(cè)試展開密切合作。 與此同時(shí)TCI采用65nm工藝生產(chǎn)的PLL和DLL設(shè)計(jì)均基于TCI業(yè)界領(lǐng)先的模擬時(shí)序電路，此模擬時(shí)序電路已在由不同代工廠和IDM采用0.25um至90nm工藝生產(chǎn)的上百款消費(fèi)產(chǎn)品中得到應(yīng)用。 采用65nm工藝為TCI新推出的PLL和DLL硬核的亮點(diǎn)，TCI將繼續(xù)和其它核心合作伙伴和客戶就測(cè)試芯片和產(chǎn)前樣品的開發(fā)和硅驗(yàn)證共同努力。

Tera Victa：MEMS的老兵新傳

雖然MEMS技術(shù)已經(jīng)誕生了很長(zhǎng)時(shí)間，但以前一直只在光學(xué)領(lǐng)域的嚴(yán)重限制了MEMS的普及。隨著技術(shù)的發(fā)展，MEMS已經(jīng)在光學(xué)之外找到了新的天地，Tera Victa正是瞄準(zhǔn)其專注的MEMS技術(shù)煥發(fā)新生的時(shí)機(jī)創(chuàng)立的。

MEMS將電子系統(tǒng)和外部世界有機(jī)地聯(lián)系起來，它不僅可以感受運(yùn)動(dòng)、光、聲、熱、磁等自然界信號(hào)，并將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)可以認(rèn)識(shí)的電信號(hào)，而且還可以通過電子系統(tǒng)控制這些信號(hào)，進(jìn)而發(fā)出指令，控制執(zhí)行部件完成所需要的操作。從廣義上講，MEMS是指集微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的完整微型機(jī)電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)的目標(biāo)是通過系統(tǒng)的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。MEMS技術(shù)開辟了一個(gè)全新的領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。它們不僅可以降低機(jī)電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機(jī)電系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。與有活動(dòng)部件的MEMS相比，固定開關(guān)有先天的優(yōu)勢(shì)。但是單晶硅材料即使在十億次的開關(guān)之后也沒有任何的老化現(xiàn)象，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了ROADM的實(shí)際需要。

Tera Victa公司的MEMS開關(guān)樣品

其實(shí)MEMS制作并不復(fù)雜，設(shè)計(jì)起來也非常簡(jiǎn)單，開關(guān)制作與半導(dǎo)體極為相似，是一層接一層進(jìn)行制作的。通過PCB板可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)打開時(shí)不接觸而在關(guān)閉時(shí)上下兩層合到一起實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通控制。因?yàn)镸EMS是由靜電驅(qū)動(dòng)的，所以不需要電流。而且由于避免了多晶硅材料上大量的蝕刻缺陷，單晶硅反射鏡對(duì)光的散射損耗大為減小。正是因?yàn)榕c半導(dǎo)體相似的制作工藝決定了MEMS產(chǎn)品的尺寸和成本可以跟上半導(dǎo)體的制程變化，從而帶來了光明的發(fā)展前景。

不過，從2000年到2006年，MEMS一直沒有被充分認(rèn)可為足夠可靠的商用產(chǎn)品致使該技術(shù)一直停留在熱烈的討論階段，但2007年開始情況大為改觀。Tera Victa公司將推出26.5 GHz的MEMS開關(guān)，適用于數(shù)字電視、衛(wèi)星通信和定向雷達(dá)等領(lǐng)域。 

PolyFuel：燃料電池已經(jīng)起飛

如果說燃料電池僅僅是為了應(yīng)對(duì)能源緊缺應(yīng)用而生，那你真的低估了燃料電池的價(jià)值。在日益關(guān)注電子垃圾的今天，燃料電池?zé)o疑比現(xiàn)在的充電電池更適應(yīng)綠色地球的口號(hào)。燃料電池是將所供燃料的化學(xué)能直接變換為電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置，是通過連續(xù)供給燃料從而能連續(xù)獲得電力的發(fā)電裝置，壓力推動(dòng)燃料液體通過金屬膜以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而提供電能。目前燃料電池包括質(zhì)子交換膜燃料電池、再生氫氧燃料電池、固體氧化物燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池等。

PolyFuel無疑是眾多參與燃料電池研究廠商中領(lǐng)先的一個(gè)。PolyFuel公司日前獲得了兩項(xiàng)有關(guān)其烴基聚合物燃料電池薄膜的專利。薄膜是便攜式燃料電池的關(guān)鍵技術(shù)，決定著燃料電池的大小、成本、功率和能效，新技術(shù)可以保證長(zhǎng)時(shí)間工作后比Nafion(氟類電解質(zhì)膜)電池具有更好的電能持久穩(wěn)定性，燃料液的濃度保持也比較好。

燃料電池的缺點(diǎn)是只能依靠增加液體燃料補(bǔ)充電能而不能充電，而且提供的電壓不夠高，但由于并不需要成為充電提供者因此并不影響其在便攜產(chǎn)品中的應(yīng)用。燃料電池目前有工作在30~40攝氏度和60~70攝氏度兩類，由于電池內(nèi)外有很多保護(hù)層，因此可以保持內(nèi)部溫度盡量保持穩(wěn)定，而且燃料有足夠低的冰點(diǎn)能適應(yīng)絕大多數(shù)工作環(huán)境。由于燃料電池不僅解決高能耗成本也可解決環(huán)境污染問題，因此“微功率”燃料電池將代替普通電池，成為筆記本電腦、PDA和智能手機(jī)中的主電源，目前在這幾個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用增加迅速。據(jù)該公司透露，目前IEEE已經(jīng)著手制定了燃料電池的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
以筆記本用燃料電池為例，目前壽命在2000小時(shí)以上的電池成本大約100美元左右，2美元的液體燃料可以提供長(zhǎng)達(dá)10小時(shí)的電能，從而保證長(zhǎng)時(shí)間的筆記本工作。至于液體揮發(fā)問題，一方面由于液體在多層金屬膜保護(hù)下，另外電風(fēng)扇的風(fēng)可以把電池中揮發(fā)出來的濕腐蝕氣體吹出筆記本內(nèi)，因此不會(huì)存在濕氣腐蝕問題。正是因?yàn)榭梢杂行Ы鉀Q原有充電電池的諸多弊端，燃料電池已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，目前僅PolyFuel的筆記本燃料電池月出貨量已經(jīng)達(dá)到50000塊。

Pulse-Link：借UWB實(shí)現(xiàn)家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)

成立于2000年的Pulse-Link是UWB論壇的創(chuàng)始公司之一，該公司憑借技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)力推其C Wave-UWB，并在數(shù)字家庭娛樂網(wǎng)絡(luò)方面取得了可喜的突破。該公司的CTO作為曾經(jīng)美國(guó)軍方的技術(shù)人員，成為最早一批研究UWB技術(shù)的專家之一，并且一直致力于探討UWB技術(shù)的最新發(fā)展，從而在技術(shù)上保證了Pulse-Link技術(shù)的領(lǐng)先性。

Pulse-Link的主要技術(shù)是一種被稱為Continious Wave UWB(或CWave UWB)的經(jīng)過了公開驗(yàn)證的獨(dú)特技術(shù)，該技術(shù)目前可以在幾十米的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)最高達(dá)1.35Gbit/s數(shù)據(jù)傳輸速率。CWave的技術(shù)特點(diǎn)是通過同一組芯片來提供通過無線、同軸電纜、家庭電力線實(shí)現(xiàn)的通信，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)家庭范圍的多媒體網(wǎng)絡(luò)傳輸。CWave還具有頻率捷變特性，而且已經(jīng)展示了無線超寬帶連接技術(shù)達(dá)到了6GHz，并稱已經(jīng)克服了如今在6GHz以下的通信所遇到的障礙。不過，目前比較理想的商用網(wǎng)絡(luò)是基于1.35GHz BPSK速率實(shí)現(xiàn)的4GHz載波傳輸數(shù)據(jù)。

CWave以構(gòu)建家庭數(shù)字網(wǎng)絡(luò)為主要應(yīng)用，主要任務(wù)是幫助內(nèi)容提供商實(shí)現(xiàn)高清晰度內(nèi)容和受保護(hù)的內(nèi)容的分發(fā)與傳遞。在同軸電纜方面，公司正在與高分辨率音/視頻聯(lián)盟、1394產(chǎn)業(yè)聯(lián)合會(huì)、消費(fèi)電子聯(lián)合會(huì)合作，并把眼光投向了DLNA(數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)。上述這些標(biāo)準(zhǔn)提供的環(huán)境需要應(yīng)用層能實(shí)現(xiàn)至少400Mbit/s的吞吐率。Pulse-Link如今正在展示的技術(shù)手段包括了通信切換、服務(wù)質(zhì)量的保障等，可提高通信的品質(zhì)，并能實(shí)現(xiàn)DTCP(數(shù)字傳輸內(nèi)容保護(hù))等功能。在無線方面，工作重心主要放在無線DVI、HDMI以及對(duì)1394電纜的替代技術(shù)上。這些領(lǐng)域同樣也需要高數(shù)據(jù)率，人們會(huì)需要保證高分辨率內(nèi)容傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量，也會(huì)希望實(shí)現(xiàn)HDCP(高速寬帶內(nèi)容保護(hù))、DTCP等內(nèi)容的保護(hù)，因此，這些技術(shù)就是Pulse-Link專注的方面。

Pules-Link無線干擾測(cè)試室

在Pulse-Link公司內(nèi)，我們可以體驗(yàn)到高質(zhì)量的無線DVD信號(hào)傳輸、用無線游戲手柄控制游戲機(jī)以及單發(fā)射點(diǎn)的多臺(tái)電視同時(shí)播放等誘人的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn)。不僅如此，我們還看到各種屏蔽實(shí)驗(yàn)室、信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試和信號(hào)反射測(cè)試實(shí)驗(yàn)室等設(shè)施，據(jù)介紹，正是這些先進(jìn)的測(cè)試手段確保Pulse-Link的產(chǎn)品不僅能夠適應(yīng)于美國(guó)家庭環(huán)境，同樣也適合東方人的居住環(huán)境特點(diǎn)?？磥鞵ulse-Link的目標(biāo)不僅僅是美國(guó)市場(chǎng)，畢竟該公司CEO Bruce Watkins自己都承認(rèn)，2008年全世界安裝的家庭網(wǎng)絡(luò)將超過580萬，而未來十年的家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)，中國(guó)將占據(jù)超過30%的份額。