從IC到嵌入式系統

　　Mentor：不僅EDA，更提出嵌入式軟件自動化(ESA)

　　Mentor Graphics公司最近有了新定位，不再是EDA廠商的代表了，而是EDA和嵌入式軟件廠商。

　　在9月2日北京舉行的Mentor年度大會——EDA Tech Forum2010上，該公司董事長兼CEO Wally Rhines從IC設計業的狀況開始分析，帶我們一步步發現ESA的價值。

　　IC設計業的未來

　　預計IC業將有10倍設計增長需求，8年后的2018年，一塊芯片中將有400億晶體管;12年后的2022年，一塊芯片中將有1000億個晶體管(圖1)。這1000億不涉及存儲器(存儲器現已達到1000億晶體管規模)，主要指邏輯+存儲等。

　　摩爾定律能否帶我們達到1000億晶體管目標?業界普遍認為不太可能，僅減小晶體管制造的特征尺寸已經不夠了。我們必須要采用其他辦法，例如多層(2D)封裝、3D封裝等。如圖2所示摩爾定律的時代演變，是在同樣功能時將成本遞減的主要來源。半導體業與其他工業不同，從數量來看，半導體工業是持續增長的一個行業，每年晶體管數量增49%，芯片數量增13%，但每個晶體管成本年降低35%左右。預計即使在摩爾定律過時多日之后，即超越摩爾時代，每年的晶體管數量仍將持續遞增，芯片每項功能的成本仍將持續降低。

　　近年來，半導體企業改組(重組、分化)現象也頻繁，可見半導體業的演變十分劇烈，但實際上大企業在整個半導體業的市占率沒有變得更高，而是越來越低，即大公司變小了(表1)。如果觀察5年前、10年前、20年前、30年來第一名和前十大、二十大在整個半導體行業的比重，會發現這樣的趨勢，而且多年前的前十大有的已不是現在的前10名，一些企業甚至已消失了。

　　對中小企業而言，由于上億門設計不是每家設計公司可以負擔得起的。所以50%初創公司做數模混合或射頻及純粹的模擬IC等，因為投資小，需要專門的技巧，只要找到模擬秘訣就可以做。而大型企業往往做復雜的大規模設計。

　　ESA(嵌入式軟件自動化)將向EDA工具一樣普及

　　那我們如何設計400億晶體管的芯片?好消息是盡管很難，但設計師門一直采用革命性的設計方法，從1988年開始EDA(電子設計自動化)設計工具(圖3)，到現在已經發生了巨大的技術變革。當前，400億晶體管IC所需要的EDA工具可能已經存在了，但我們不能依靠目前的設計工具來設計1000億只晶體管。下一步，我們要靠四個方面的創新：系統級設計、功能驗證、物理設計與驗證、嵌入式軟件。

　　按照目前的設計模式，SoC設計成本預計在三年內超過1億美元。但嵌入式軟件也很重要(圖4)，因為預計設計成本仍在持續增長，其中大多數是用于軟件。今天超過一半的芯片設計團隊中一半是軟件工程師。因此Mentor Graphics預測就像1980、1990年代做EDA(電子設計自動化)工具一樣，嵌入式軟件自動化(ESA)將會得到大力發展。ESA將使嵌入式系統軟件開發和驗證自動化，就像EDA工具做IC設計一樣。其實，復雜IC今天需要系統軟件的支持，例如臺灣聯發科技和展訊不僅提供芯片，連軟件也一并提供，說明了ESA的重要性。

　　Mentor Graphics公司認為ESA主要有三個方向：⒈增加設計復用，例如Mentor現在已經有工具來允許你用標準的嵌入式軟件，更快速地做嵌入式設計應用;⒉生態環境和平臺，開發平臺像AutoSAR、Executable UML(xtUML)，Matlab可用于軟件開發;⒊開放標準，像Linux和Android等，這些開放源碼為下一代產品作貢獻。