《電子技術應用》
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未來芯片設計的挑戰(zhàn)和要求

2011-01-13

分析家預測2010年下半年半導體市場銷售額將突破3000億美元,其中計算機和手機將繼續(xù)占據(jù)60%以上的銷售份額。但是,這種格局也在悄然變化中,比如盡管桌上型電腦機型市場漲勢緩慢,但手提電腦及臺式機的銷售仍在逐步增加中,并可預見今后幾年的增長勢頭。

值得注意的是,目前的經(jīng)濟環(huán)境加速了新型DRAM和FLASH的廣泛應用,特別在消費應用領域更趨明顯。低價創(chuàng)造商機,就像消費者可承受的存儲器一樣,既拓展了產(chǎn)品的應用領域,也使得產(chǎn)品快速地以低價策略占據(jù)新興市場。其他的經(jīng)濟增長領域?qū)⒊霈F(xiàn)汽車和航空,作為這些產(chǎn)業(yè)的技術平臺,電子與電氣設計也隨之進入增長時代。

現(xiàn)今越來越多的功能凝聚到更小的產(chǎn)品中,特別是在消費應用領域,在今后的一年中我們可以預見到系統(tǒng)整合芯片及主板設計的增長。系統(tǒng)構架會使那些曾經(jīng)存在于物理級和寄存器傳輸級的問題再次出現(xiàn)。過去低電設計的困難僅存在于物理實現(xiàn)中,而今這些影響卻涉及到了系統(tǒng)構架層。現(xiàn)在系統(tǒng)設計中的權衡取舍已經(jīng)成為了芯片設計工作中至關重要的一部分。2011年后,越來越多的設計將繼續(xù)在系統(tǒng)層對芯片架構進行評估,優(yōu)化電力配置及產(chǎn)品性能,合理分配硬件和軟件的業(yè)務功能。

軟件開發(fā)越趨重要

根據(jù)ITRS(國際半導體技術藍圖)的規(guī)劃,在未來3年內(nèi),片上系統(tǒng)的設計成本預計將超過100萬美元, 其中三分之二的成本將來自于嵌入式軟件的研發(fā),人力相關的成本尤為突出。傳統(tǒng)的芯片設計者是區(qū)別于嵌入式軟件開發(fā)而進行獨立工作的,而現(xiàn)今帶硬件的嵌入式軟件的研發(fā)與測試已經(jīng)占據(jù)了芯片及系統(tǒng)設計最大組成部分。EDA (電子設計自動化)公司曾經(jīng)忽視了軟件開發(fā),而著力于芯片的硬件設計,這使得最近幾十年以來,帶硬件的集成嵌入式軟件研發(fā)成了矛盾不斷突出的一個環(huán)節(jié)。然而過去的15年,EDA供應商已經(jīng)開發(fā)出了硬件與軟件共同測試的工具,這個成就已經(jīng)成為他們不斷向系統(tǒng)設計方向發(fā)展前行的一大步。核心嵌入式軟件的研發(fā)與測試已經(jīng)成為EDA供應商的工作重點。我相信我們正在繼續(xù)推動嵌入式軟件自動化(ESA)發(fā)展,使其成為EDA的新組成。

嵌入式軟件能輕易地對芯片設計中的能源消耗方面產(chǎn)生影響。之前嵌入式軟件的研發(fā)人員不能準確地用量化手段估量預期能源消耗,而如今這種狀況正在發(fā)生改變。嵌入式軟件與硬件的集成研發(fā)與測試正在加強分析工作的效能,從而使這些問題得到解決。隨著越來越多的系統(tǒng)設計趨向于虛擬化,更多系統(tǒng)集成也在向著虛擬化方向發(fā)展。

當然僅僅依靠嵌入式軟件是不夠的,高端電子系統(tǒng)層級設計工具也給架構層提供了建模功能,用以平衡能源消耗與產(chǎn)品性能的矛盾。軟件與硬件的配合能夠創(chuàng)造更大的節(jié)能效果。這將是EDA持續(xù)關注的方面,也已經(jīng)成為EDA軟件市場中發(fā)展最為迅猛的部分。

在世界范圍內(nèi),設計師的數(shù)量正在迅速增長。特別是中國,大學畢業(yè)的新晉軟件工程師已占據(jù)設計集體中的很大一部分。他們?nèi)狈ぷ鹘?jīng)驗,但卻易于在新興應用領域中接受新的學習工作方法。據(jù)統(tǒng)計中國每年畢業(yè)的應屆大學生的數(shù)量占全球第二, A.T. Kearney將中國列為第二大的外包目的地國家,與此同時,中國在2010年外國直接投資信心指數(shù)中排名第一。所有的這些數(shù)據(jù)都明確表示中國未來的發(fā)展平穩(wěn),勢頭良好。

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