硅谷紀行—與高科技公司的“零距離”接觸（下）

EDA公司期待與IC設計共繁榮

隨著越來越多的IC設計公司如雨后春筍般涌現，與IC設計休戚相關的EDA公司也獲得了長足的發(fā)展，并逐漸成為IC設計產業(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設計軟件的界面，完善著軟件功能，從而讓IC設計更方便快捷，于是為客戶縮短設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越來越不能適應靈活應用的需求以及通用產品對低成本的要求逐漸提升，FPGA大量蠶食曾經ASIC的市場，每年都以超過兩位數的增長率發(fā)展。越來越多的設計將轉向FPGA，這其中還包括了很多ASIC設計工程師。隨著IC產業(yè)發(fā)展的光明前景，FPGA將以比ASIC更快的速度發(fā)展并呈現取代其的趨勢。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技術的發(fā)展，越來越多的功能需要在設計中加到FPGA中以應對多媒體處理技術應用的挑戰(zhàn)，比如越來越多的FPGA中開始加入ARM核，又如增加DSP功能以實現數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為滿足應用的需求而加入FPGA中，這需要軟件在實現不同IP技術完美融合的同時實現IP保護，目前Synplicity的軟件已經可以實現將第三方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，設計公司卻需要縮短設計時間以更快地推出產品，這無疑對軟件提出了更高的要求。縮短時間首先要簡化設計流程，增加設計功能模塊，讓開發(fā)人員更形象地完成設計過程，而縮短開發(fā)時間更重要的提高測試與調試過程的效率。Synplicity軟件可以提供特有的FPGA仿真和調試系統(tǒng)，為用戶實現從邏輯到物理的完整試驗。

為了更好的擴展業(yè)務，Synplicity不僅僅是完善自己的軟件產品，針對不同公司提供特定產品服務，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總結道：“用戶才能決定產品的品質，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設計新挑戰(zhàn)

隨著能源問題的日益突出，低功耗IC已經不是便攜產品的專利，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設計工程師越來越希望能通過設計過程繼續(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)的設計優(yōu)化方法與電源門控技術。大多數設計會借助于設計優(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出對這種方法的支持。當然，技術解決僅僅是其中一部分問題，更重要的是與電源相關的Bug已經成為僅此與邏輯錯誤之外硅芯片生產拖延的第二大問題，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計完成后進行門控仿真已經太晚又太過昂貴，因此許多電源方面的錯誤是很難被完全發(fā)現的。

因此，Mentor針對電源本身的Bug,采用O-In CDC(clock domain crossing)技術驗證時鐘邏輯，尋找仿真發(fā)現不了的Bug，隨著經驗的積累，Mentor針對靜電流Bug采用Questa功率探測仿真技術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Bug。

Mentor Graphics首席科學家Antal Rajnak

“所有調查都指出驗證仍是設計周期的主要瓶頸，業(yè)界顯然必須采用新驗證方法，才有可能突破這個瓶頸?！盡entor Graphics首席科學家Antal Rajnak表示，“隨著Questa推出，設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，還會提高驗證生產力?！?/P>

Berkeley Design:IC設計需要高效軟件

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的設計面市時間為主要奮斗目標，提供精確電路分析技術服務，內容涉及模擬和RF電路仿真、應用數學、先進數字分析技術和設備建模等。公司主要的優(yōu)勢是可以縮短消費電子領域客戶的設計面市的時間。

數字技術在電子產品中得到了廣闊的應用，數字技術的發(fā)展帶來的結果不是模擬技術的減少而是增加。數字采用的不過是新的技術，而模擬采用的則是全部的技術，現在模擬技術采用的技術已經幾乎與數字完全相同。消費電子的發(fā)展有兩大趨勢，一是內存的增加速度越來越快，另一個是模擬電源技術的增多，供電量增加電源管理難度也隨之加大。不僅如此，模擬和RF電路在半導體元件中變得越來越普及，復雜時鐘和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，實現對模擬和數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、電信與網絡應用，目前已經可以支持45nm芯片設計。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)現其中既有AMD、Microsoft、Nitendo這樣的消費電子巨頭，又有TI、AMI等模擬領先廠商，甚至包括了ARM這樣以轉讓知識產權為生的公司。伴隨著模擬電路在數字設計中越來越重要，模擬IP正逐漸占據市場的主流。

Stephen Maneatis，True Circuits CEO

TCI提供的是高品質、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、可實現更多功能與創(chuàng)新應用。隨著PLL、DLL等產品在通信等消費電子領域得到廣泛應用，TCI的業(yè)務得到了長足的發(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)行內建頻率極限(frequency margin)測試，并為串行/解串器和視頻應用提供穩(wěn)定的時鐘。TCI還推出經硅認證的臺積電65nm鎖相環(huán)(PLL)和延遲鎖相環(huán)(DLL)系列硬核，適用于高速時序應用。TCI已對那些在其產品中整合了該IP的客戶進行了授權，并與其它領先硅代工廠和IDM就對采用其低至55nm工藝生產的PLL和DLL的porting和硅測試展開密切合作。 與此同時TCI采用65nm工藝生產的PLL和DLL設計均基于TCI業(yè)界領先的模擬時序電路，此模擬時序電路已在由不同代工廠和IDM采用0.25um至90nm工藝生產的上百款消費產品中得到應用。 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技術已經誕生了很長時間，但以前一直只在光學領域的嚴重限制了MEMS的普及。隨著技術的發(fā)展，MEMS已經在光學之外找到了新的天地，Tera Victa正是瞄準其專注的MEMS技術煥發(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技術開辟了一個全新的領域和產業(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。與有活動部件的MEMS相比，固定開關有先天的優(yōu)勢。但是單晶硅材料即使在十億次的開關之后也沒有任何的老化現象，這已經遠遠超出了ROADM的實際需要。

Tera Victa公司的MEMS開關樣品

其實MEMS制作并不復雜，設計起來也非常簡單，開關制作與半導體極為相似，是一層接一層進行制作的。通過PCB板可以實現開關打開時不接觸而在關閉時上下兩層合到一起實現導通控制。因為MEMS是由靜電驅動的，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。正是因為與半導體相似的制作工藝決定了MEMS產品的尺寸和成本可以跟上半導體的制程變化，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品致使該技術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，適用于數字電視、衛(wèi)星通信和定向雷達等領域。 

PolyFuel：燃料電池已經起飛

如果說燃料電池僅僅是為了應對能源緊缺應用而生，那你真的低估了燃料電池的價值。在日益關注電子垃圾的今天，燃料電池無疑比現在的充電電池更適應綠色地球的口號。燃料電池是將所供燃料的化學能直接變換為電能的一種能量轉換裝置，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)生化學反應從而提供電能。目前燃料電池包括質子交換膜燃料電池、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先的一個。PolyFuel公司日前獲得了兩項有關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鍵技術，決定著燃料電池的大小、成本、功率和能效，新技術可以保證長時間工作后比Nafion(氟類電解質膜)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品中的應用。燃料電池目前有工作在30~40攝氏度和60~70攝氏度兩類，由于電池內外有很多保護層，因此可以保持內部溫度盡量保持穩(wěn)定，而且燃料有足夠低的冰點能適應絕大多數工作環(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，目前在這幾個領域的應用增加迅速。據該公司透露，目前IEEE已經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，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，燃料電池已經得到廣泛應用，目前僅PolyFuel的筆記本燃料電池月出貨量已經達到50000塊。

Pulse-Link：借UWB實現家庭娛樂網絡

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

Pulse-Link的主要技術是一種被稱為Continious Wave UWB(或CWave UWB)的經過了公開驗證的獨特技術，該技術目前可以在幾十米的范圍內實現最高達1.35Gbit/s數據傳輸速率。CWave的技術特點是通過同一組芯片來提供通過無線、同軸電纜、家庭電力線實現的通信，從而實現整個家庭范圍的多媒體網絡傳輸。CWave還具有頻率捷變特性，而且已經展示了無線超寬帶連接技術達到了6GHz，并稱已經克服了如今在6GHz以下的通信所遇到的障礙。不過，目前比較理想的商用網絡是基于1.35GHz BPSK速率實現的4GHz載波傳輸數據。

CWave以構建家庭數字網絡為主要應用，主要任務是幫助內容提供商實現高清晰度內容和受保護的內容的分發(fā)與傳遞。在同軸電纜方面，公司正在與高分辨率音/視頻聯盟、1394產業(yè)聯合會、消費電子聯合會合作，并把眼光投向了DLNA(數字生活網絡聯盟)。上述這些標準提供的環(huán)境需要應用層能實現至少400Mbit/s的吞吐率。Pulse-Link如今正在展示的技術手段包括了通信切換、服務質量的保障等，可提高通信的品質，并能實現DTCP(數字傳輸內容保護)等功能。在無線方面，工作重心主要放在無線DVI、HDMI以及對1394電纜的替代技術上。這些領域同樣也需要高數據率，人們會需要保證高分辨率內容傳輸的服務質量，也會希望實現HDCP(高速寬帶內容保護)、DTCP等內容的保護，因此，這些技術就是Pulse-Link專注的方面。

Pules-Link無線干擾測試室

在Pulse-Link公司內，我們可以體驗到高質量的無線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字家庭網絡體驗。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施，據介紹，正是這些先進的測試手段確保Pulse-Link的產品不僅能夠適應于美國家庭環(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絡將超過580萬，而未來十年的家庭網絡市場，中國將占據超過30%的份額。