《電子技術應用》
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未來芯片設計的挑戰和要求

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占據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,目前的經濟環境加速了新型DRAM和FLASH的廣泛應用,特別在消費應用領域更趨明顯。低價創造商機,就像消費者可承受的存儲器一樣,既拓展了產品的應用領域,也使得產品快速地以低價策略占據新興市場。其他的經濟增長領域將出現汽車和航空,作為這些產業的技術平臺,電子與電氣設計也隨之進入增長時代。

現今越來越多的功能凝聚到更小的產品中,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整合芯片及主板設計的增長。系統構架會使那些曾經存在于物理級和寄存器傳輸級的問題再次出現。過去低電設計的困難僅存在于物理實現中,而今這些影響卻涉及到了系統構架層。現在系統設計中的權衡取舍已經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在系統層對芯片架構進行評估,優化電力配置及產品性能,合理分配硬件和軟件的業務功能。

軟件開發越趨重要

根據ITRS(國際半導體技術藍圖)的規劃,在未來3年內,片上系統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,人力相關的成本尤為突出。傳統的芯片設計者是區別于嵌入式軟件開發而進行獨立工作的,而現今帶硬件的嵌入式軟件的研發與測試已經占據了芯片及系統設計最大組成部分。EDA (電子設計自動化)公司曾經忽視了軟件開發,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成了矛盾不斷突出的一個環節。然而過去的15年,EDA供應商已經開發出了硬件與軟件共同測試的工具,這個成就已經成為他們不斷向系統設計方向發展前行的一大步。核心嵌入式軟件的研發與測試已經成為EDA供應商的工作重點。我相信我們正在繼續推動嵌入式軟件自動化(ESA)發展,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生影響。之前嵌入式軟件的研發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生改變。嵌入式軟件與硬件的集成研發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設計趨向于虛擬化,更多系統集成也在向著虛擬化方向發展。

當然僅僅依靠嵌入式軟件是不夠的,高端電子系統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品性能的矛盾。軟件與硬件的配合能夠創造更大的節能效果。這將是EDA持續關注的方面,也已經成為EDA軟件市場中發展最為迅猛的部分。

在世界范圍內,設計師的數量正在迅速增長。特別是中國,大學畢業的新晉軟件工程師已占據設計集體中的很大一部分。他們缺乏工作經驗,但卻易于在新興應用領域中接受新的學習工作方法。據統計中國每年畢業的應屆大學生的數量占全球第二, 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中排名第一。所有的這些數據都明確表示中國未來的發展平穩,勢頭良好。

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