硅谷紀行—與高科技公司的“零距離”接觸（下）

EDA公司期待與IC設(shè)計共繁榮

隨著越來越多的IC設(shè)計公司如雨后春筍般涌現(xiàn)，與IC設(shè)計休戚相關(guān)的EDA公司也獲得了長足的發(fā)展，并逐漸成為IC設(shè)計產(chǎn)業(yè)不可或缺的組成部分。在不斷壯大自身實力的同時，EDA公司也不斷簡化著IC設(shè)計軟件的界面，完善著軟件功能，從而讓IC設(shè)計更方便快捷，于是為客戶縮短設(shè)計面世時間無疑成為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)品對低成本的要求逐漸提升，F(xiàn)PGA大量蠶食曾經(jīng)ASIC的市場，每年都以超過兩位數(shù)的增長率發(fā)展。越來越多的設(shè)計將轉(zhuǎn)向FPGA，這其中還包括了很多ASIC設(shè)計工程師。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。在這樣的大市場環(huán)境下，以提供FPGA開發(fā)軟件為主的Synplicity公司得到了長足的發(fā)展，公司營業(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)計中加到FPGA中以應(yīng)對多媒體處理技術(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功能以實現(xiàn)數(shù)碼相機的防抖動功能，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)計的難度，是對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，這需要軟件在實現(xiàn)不同IP技術(shù)完美融合的同時實現(xiàn)IP保護，目前Synplicity的軟件已經(jīng)可以實現(xiàn)將第三方IP保護性地加入開發(fā)工具中。特別的，目前FPGA開發(fā)的最新一個趨勢是支持ASIC目標以補充FPGA的功能。

在FPGA功能不斷增加的同時，設(shè)計公司卻需要縮短設(shè)計時間以更快地推出產(chǎn)品，這無疑對軟件提出了更高的要求?？s短時間首先要簡化設(shè)計流程，增加設(shè)計功能模塊，讓開發(fā)人員更形象地完成設(shè)計過程，而縮短開發(fā)時間更重要的提高測試與調(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)，為用戶實現(xiàn)從邏輯到物理的完整試驗。

為了更好的擴展業(yè)務(wù)，Synplicity不僅僅是完善自己的軟件產(chǎn)品，針對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，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讓其工作更有效率！”

Mentor Graphics：降低功耗提出IC設(shè)計新挑戰(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電子行業(yè)的大趨勢，因此IC設(shè)計必須考慮降低功耗這個大趨勢，這無疑對EDA軟件提供商提出了新的要求。

當然，隨著制程工藝的發(fā)展，功耗自然會隨之降低，但這絕非降低功耗的唯一途徑。IC設(shè)計工程師越來越希望能通過設(shè)計過程繼續(xù)降低功耗，畢竟當前是一個“Gates are cheap，Power is expensive！”的時代，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)計優(yōu)化方法與電源門控技術(shù)。大多數(shù)設(shè)計會借助于設(shè)計優(yōu)化流程,因為它可以在性能和靜態(tài)泄漏泄漏功率之間取得折衷，而在軟件中則必須體現(xiàn)出對這種方法的支持。當然，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)哦電源對整個系統(tǒng)運行的重要性以及設(shè)計完成后進行門控仿真已經(jīng)太晚又太過昂貴，因此許多電源方面的錯誤是很難被完全發(fā)現(xiàn)的。

因此，Mentor針對電源本身的Bug,采用O-In CDC(clock domain crossing)技術(shù)驗證時鐘邏輯，尋找仿真發(fā)現(xiàn)不了的Bug，隨著經(jīng)驗的積累，Mentor針對靜電流Bug采用Questa功率探測仿真技術(shù)驗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)查都指出驗證仍是設(shè)計周期的主要瓶頸，業(yè)界顯然必須采用新驗證方法，才有可能突破這個瓶頸。”Mentor Graphics首席科學(xué)家Antal Rajnak表示，“隨著Questa推出，設(shè)計人員將能使用最新的語言標準和方法，不但讓他們更快找出更多錯誤，還會提高驗證生產(chǎn)力?！?/P>

Berkeley Design:IC設(shè)計需要高效軟件

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IC的設(shè)計面市時間為主要奮斗目標，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)、先進數(shù)字分析技術(shù)和設(shè)備建模等。公司主要的優(yōu)勢是可以縮短消費電子領(lǐng)域客戶的設(shè)計面市的時間。

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。消費電子的發(fā)展有兩大趨勢，一是內(nèi)存的增加速度越來越快，另一個是模擬電源技術(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)對模擬電路快速在IC中增加是個問題，解決這個問題更多的依靠軟件的支持。

Ravi Subramanian,  Berkeley Design CEO

目前，對模擬電路分析主要采用傳統(tǒng)的SPICE，而對數(shù)字電路則流行Digital FastSPICE，但兩種方法都存在很難同時高速且高效地同時支持數(shù)字和模擬信號分析的尷尬。正是看到這樣一個局勢，Berkeley Design開發(fā)出Precision Circuit Analysis軟件，實現(xiàn)對模擬和數(shù)字混合信號的高速與高效分析，可以有效地將仿真時間縮短到原來的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)混合信號的仿真與開發(fā)分析。該類軟件特別適合消費電子、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。正如該公司CEO Ravi Subramanian所說：“我們的工具縮短了電路驗證與芯片測定之間不斷增加的差別?！?/P>

幾個特別的公司

True CIRCUITS：模擬IP正當時

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

Stephen Maneatis，True Circuits CEO

TCI提供的是高品質(zhì)、低抖動的PLL、DLL和其他高速混合信號硬核，這些模擬電路的IP具有出色的魯棒性、可實現(xiàn)更多功能與創(chuàng)新應(yīng)用。隨著PLL、DLL等產(chǎn)品在通信等消費電子領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，TCI的業(yè)務(wù)得到了長足的發(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)提供時鐘，執(zhí)行內(nèi)建頻率極限(frequency margin)測試，并為串行/解串器和視頻應(yīng)用提供穩(wěn)定的時鐘。TCI還推出經(jīng)硅認證的臺積電65nm鎖相環(huán)(PLL)和延遲鎖相環(huán)(DLL)系列硬核，適用于高速時序應(yīng)用。TCI已對那些在其產(chǎn)品中整合了該IP的客戶進行了授權(quán)，并與其它領(lǐng)先硅代工廠和IDM就對采用其低至55nm工藝生產(chǎn)的PLL和DLL的porting和硅測試展開密切合作。 與此同時TCI采用65nm工藝生產(chǎn)的PLL和DLL設(shè)計均基于TCI業(yè)界領(lǐng)先的模擬時序電路，此模擬時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，TCI將繼續(xù)和其它核心合作伙伴和客戶就測試芯片和產(chǎn)前樣品的開發(fā)和硅驗證共同努力。

Tera Victa：MEMS的老兵新傳

雖然MEMS技術(shù)已經(jīng)誕生了很長時間，但以前一直只在光學(xué)領(lǐng)域的嚴重限制了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正是瞄準其專注的MEMS技術(shù)煥發(fā)新生的時機創(chuàng)立的。

MEMS將電子系統(tǒng)和外部世界有機地聯(lián)系起來，它不僅可以感受運動、光、聲、熱、磁等自然界信號，并將這些信號轉(zhuǎn)換成電子系統(tǒng)可以認識的電信號，而且還可以通過電子系統(tǒng)控制這些信號，進而發(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電系統(tǒng)。MEMS技術(shù)的目標是通過系統(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)開辟了一個全新的領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)。它們不僅可以降低機電系統(tǒng)的成本，而且還可以完成許多大尺寸機電系統(tǒng)無法完成的任務(wù)。與有活動部件的MEMS相比，固定開關(guān)有先天的優(yōu)勢。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)遠遠超出了ROADM的實際需要。

Tera Victa公司的MEMS開關(guān)樣品

其實MEMS制作并不復(fù)雜，設(shè)計起來也非常簡單，開關(guān)制作與半導(dǎo)體極為相似，是一層接一層進行制作的。通過PCB板可以實現(xiàn)開關(guān)打開時不接觸而在關(guān)閉時上下兩層合到一起實現(xiàn)導(dǎo)通控制。因為MEMS是由靜電驅(qū)動的，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，單晶硅反射鏡對光的散射損耗大為減小。正是因為與半導(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)對能源緊缺應(yīng)用而生，那你真的低估了燃料電池的價值。在日益關(guān)注電子垃圾的今天，燃料電池無疑比現(xiàn)在的充電電池更適應(yīng)綠色地球的口號。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。PolyFuel公司日前獲得了兩項有關(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)可以保證長時間工作后比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。

燃料電池的缺點是只能依靠增加液體燃料補充電能而不能充電，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和智能手機中的主電源，目前在這幾個領(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際標準。
以筆記本用燃料電池為例，目前壽命在2000小時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達10小時的電能，從而保證長時間的筆記本工作。至于液體揮發(fā)問題，一方面由于液體在多層金屬膜保護下，另外電風扇的風可以把電池中揮發(fā)出來的濕腐蝕氣體吹出筆記本內(nèi)，因此不會存在濕氣腐蝕問題。正是因為可以有效解決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)達到50000塊。

Pulse-Link：借UWB實現(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)過了公開驗證的獨特技術(shù)，該技術(shù)目前可以在幾十米的范圍內(nèi)實現(xiàn)最高達1.35Gbit/s數(shù)據(jù)傳輸速率。CWave的技術(shù)特點是通過同一組芯片來提供通過無線、同軸電纜、家庭電力線實現(xiàn)的通信，從而實現(xiàn)整個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)容提供商實現(xiàn)高清晰度內(nèi)容和受保護的內(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、消費電子聯(lián)合會合作，并把眼光投向了DLNA(數(shù)字生活網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)。上述這些標準提供的環(huán)境需要應(yīng)用層能實現(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)，并能實現(xiàn)DTCP(數(shù)字傳輸內(nèi)容保護)等功能。在無線方面，工作重心主要放在無線DVI、HDMI以及對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，人們會需要保證高分辨率內(nèi)容傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量，也會希望實現(xiàn)HDCP(高速寬帶內(nèi)容保護)、DTCP等內(nèi)容的保護，因此，這些技術(shù)就是Pulse-Link專注的方面。

Pules-Link無線干擾測試室

在Pulse-Link公司內(nèi)，我們可以體驗到高質(zhì)量的無線DVD信號傳輸、用無線游戲手柄控制游戲機以及單發(fā)射點的多臺電視同時播放等誘人的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)體驗。不僅如此，我們還看到各種屏蔽實驗室、信號強度測試和信號反射測試實驗室等設(shè)施，據(jù)介紹，正是這些先進的測試手段確保Pulse-Link的產(chǎn)品不僅能夠適應(yīng)于美國家庭環(huán)境，同樣也適合東方人的居住環(huán)境特點。看來Pulse-Link的目標不僅僅是美國市場，畢竟該公司CEO Bruce Watkins自己都承認，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，中國將占據(jù)超過30%的份額。