我國(guó)本土芯片業(yè)及技術(shù)發(fā)展探尋

　　輕設(shè)計(jì)比MTK還MTK

　　芯原(VeriSilicon)公司董事長(zhǎng)兼總裁戴偉民博士分析認(rèn)為，中國(guó)臺(tái)灣IC業(yè)起步比中國(guó)大陸晚，當(dāng)時(shí)如果沒有晶圓代工(foundry)業(yè)，不可能有MTK(聯(lián)發(fā)科技)等世界級(jí)的fabless。因?yàn)榕_(tái)灣的設(shè)計(jì)公司和國(guó)際IDM(集成器件制造商)巨頭規(guī)模相差甚遠(yuǎn)。那么中國(guó)大陸應(yīng)該如何根據(jù)自身?xiàng)l件突破呢?其中一種方案是從fabless跨越到design-lite(輕設(shè)計(jì))。

　　design-lite大概是從三四年前流行的fab-lite(輕制造)引申而來。輕制造意味著IDM減少對(duì)制造的投資，只集中于某些特殊的應(yīng)用的制造，把其余外包給代工廠，如TSMC和中芯國(guó)際(SMIC)。與輕制造有些不同，輕設(shè)計(jì)意味設(shè)計(jì)公司專注于規(guī)范、架構(gòu)、核心IP和軟件等，而把設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和供應(yīng)鏈管理外包給設(shè)計(jì)代工公司(如芯原)。由于SoC盛行，芯片設(shè)計(jì)公司的門檻不斷提高，像漢王等系統(tǒng)公司將向下移動(dòng)到自己的一些關(guān)鍵芯片的增值和差異化方面。在系統(tǒng)公司而言，它們的核心競(jìng)爭(zhēng)力除了規(guī)范和軟件外，還有品牌和渠道。

　　戴偉民認(rèn)為這是另外一個(gè)層次的開放，比MTK還MTK(開放)。因?yàn)榭v觀現(xiàn)在中國(guó)很多企業(yè)在推xPad。那么xPAD是誰在操盤?可能是深圳廠商。但或許一些企業(yè)連IP都不會(huì)寫，為什么會(huì)成功?因?yàn)槿Φ乇壬w房子更重要!不一定每一個(gè)人要自己造房子才能賺錢。

　　但為何要做iPad的輕設(shè)計(jì)?戴偉民分析認(rèn)為，手機(jī)業(yè)的教訓(xùn)是手機(jī)設(shè)計(jì)廠商打來打去，紅海里苦斗，但都要到MTK買芯片。不過xPAD輕設(shè)計(jì)模式可以幫助用戶定制，芯片都不需要做了(而MTK還要給用戶提供芯片)。具體來說，你可定制給學(xué)生、老人、農(nóng)民工、醫(yī)療終端、汽車電子等，因?yàn)檫@些差異化的應(yīng)用不可能全買一塊大芯片。你還可以更進(jìn)一步——自己連芯片都沒有，采用設(shè)計(jì)代工。

　　多元、細(xì)分市場(chǎng)是超越機(jī)會(huì)

　　包括許居衍院士、TSMC[5]、芯原、iSuppli等多位專家認(rèn)為xPad對(duì)中國(guó)大陸是個(gè)機(jī)會(huì)。iSuppli的高級(jí)分析師顧文軍從跨欄項(xiàng)目拿金牌聯(lián)想到了如何找到中國(guó)本土企業(yè)的優(yōu)勢(shì)。“我們跳高跳不過白人，短跑跑不過黑人，這就像如果中國(guó)大陸去做PC組件較難——中國(guó)臺(tái)灣已經(jīng)在此市場(chǎng)了，做手機(jī)已經(jīng)是MTK主導(dǎo)了。”顧文軍說，“但xPad不上不下、不大不小，像大屏幕的智能手機(jī)?還是小屏的PC、上網(wǎng)本?這就像100米跑道上放了幾個(gè)欄，不是跳得最高或跑得最快就最有優(yōu)勢(shì)，這樣我們拿了冠軍。同理，本土企業(yè)需要從多元化、細(xì)分化市場(chǎng)上找機(jī)會(huì)。

　　但做xPAD需要注意兩點(diǎn)，芯原的戴偉民說，首先是技術(shù)的同步性，例如競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手做40nm，你65nm;對(duì)手用ARM Cortex-A9核，你用ARM11，你再怎么做也不行。其次需要設(shè)計(jì)創(chuàng)意來實(shí)現(xiàn)良好的用戶體驗(yàn)。中國(guó)搞動(dòng)漫的、藝術(shù)的人才很多，可惜還沒集中到電子行業(yè)!

　　三大EDA巨頭眼里的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)

　　Cadence認(rèn)為：軟件對(duì)半導(dǎo)體公司來說是個(gè)新挑戰(zhàn)，因?yàn)樗麄儌鹘y(tǒng)只設(shè)計(jì)硬件，現(xiàn)在還要設(shè)計(jì)軟件。為此，Cadence把新的EDA轉(zhuǎn)型稱作EDA360(圖1)。EDA360希望幫助半導(dǎo)體公司解決三個(gè)層次的問題：1,系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，包括早期的軟件開發(fā)，系統(tǒng)級(jí)的驗(yàn)證和糾錯(cuò);2, SoC(系統(tǒng)芯片)實(shí)現(xiàn)，幫助客戶去解決SoC中像reware的問題等底層軟件的開發(fā)，以及與器件相關(guān)的軟件開發(fā);3, 芯片實(shí)現(xiàn)層次，主要解決傳統(tǒng)問題，包括低功耗等。

　　盡管Cadence擁有從IC設(shè)計(jì)到PCB(印制電路板)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)一整套平臺(tái)，但還需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)的合作，諸如IP供應(yīng)商、IP(知識(shí)產(chǎn)權(quán))和設(shè)計(jì)服務(wù)公司、代工廠、與硬件相關(guān)的軟件，這其中還包括了Cadence的EDA同行們。

　　Mentor的Andrew Moore認(rèn)為，當(dāng)芯片設(shè)計(jì)規(guī)模越來越大、未來有望達(dá)到400億晶體管時(shí)，為了克服大規(guī)模IC的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，有四方面的重要技術(shù)。

　　第一，硬件仿真技術(shù)(emulation)。是使用硬件的解決方案來提高IC設(shè)計(jì)、驗(yàn)證的效率。這從邏輯學(xué)上看是非常有趣的一件事——用硬件來設(shè)計(jì)硬件，就像機(jī)器人自己在設(shè)計(jì)一個(gè)人一樣。我們大幅度地使用硬件來提高整個(gè)驗(yàn)證的效能。

　　第二，系統(tǒng)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在CPU核大量被使用在現(xiàn)在的SoC設(shè)計(jì)當(dāng)中，像ARM核、MIPS核等等，通過軟硬件協(xié)同仿真技術(shù)，可以大幅提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效率。 首先對(duì)于這些CPU的指令集進(jìn)行建模，之后我們就不需要讓CPU在進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)仿真時(shí)使用比較耗時(shí)的RTL仿真，我們可以對(duì)一些常用的商用處理器進(jìn)行CPU的指令集建模。這樣就可以大幅地提高設(shè)計(jì)效率：首先，我們提高了整個(gè)系統(tǒng)級(jí)驗(yàn)證仿真的效能，其次，可以提早讓軟件進(jìn)行開發(fā)，因?yàn)檫@等于我們可以直接在EDA平臺(tái)上先把產(chǎn)品原型實(shí)現(xiàn)。這樣軟件可以提早在這個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)。而且EDA平臺(tái)可以提高偵錯(cuò)能力，這是傳統(tǒng)硬件原型無法達(dá)到的。因?yàn)檐浻布f(xié)同的功能可以讓系統(tǒng)時(shí)鐘停下來，這時(shí)當(dāng)軟件有Bug時(shí)很容易去糾錯(cuò)，也能輕易知道到底是哪個(gè)CPU、哪條指令導(dǎo)致硬件和軟件的問題。

　　第三，物理設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。Mentor的Calibre平臺(tái)已經(jīng)向自動(dòng)布局布線流程和物理驗(yàn)證流程整合，這樣可以大幅提高后面物理驗(yàn)證的速度。