结构化ASIC挑战可编程逻辑之路依然漫长

今年,系统工程师将有机会去尝试许多违背传统定制芯片概念的IC开发平台。尽管它们的方法千差万别,但具有一个共同目标:战胜可编程逻辑器件。

已经出现或即将出现的例子包括:一批新的掩模可编程结构化ASIC、一种混合式FPGA/ASIC 架构、一种可重配置的计算架构以及一种高速可编程结构。每种方案的倡议者都承诺其产品将大幅削减开发成本,满足更短的上市时间要求,并提供更高的速度和更低的单片成本。

除了新兴公司和ASIC公司对更灵活的架构感兴趣之外,一些专用标准产品(ASSP)供应商也正在设法使他们的产品具有更强的可配置性。2004年1月,ARM 公司曾出价逾1,300万美元收购Triscend公司,后者制造包含可配置逻辑模块的微控制器。但几周后,一家未透露名字的公司抬高了投标价格,迫使ARM放弃交易。看来,为了获得可编程能力,有些公司愿意倾其所有。

以前,许多竞争者尝试对抗可编程逻辑器件都失败了,但今天的挑战者变得更实际。例如,提供结构化ASIC的公司主要想替代高端的FPGA。新兴公司则表示,他们试图切入的是少数其技术能大放异彩的关键市场。

“FPGA 目前绝对处于巅峰期,”开发高速FPGA替代产品的MathStar公司行销副总裁Dean Westman表示,“但它面临一些无法回避的基础问题。”

这些问题包括:更大的面积开销、速度限制、成本及功耗。但这些缺陷并不是新的,而且也没有阻止数以千计的客户购买可编程逻辑器件来创建原型,或者用于大批量销售的电子设备中。那么,压力转移到那些想挑战可编程逻辑器件的供应商身上。首先,他们必须示范一种更好的方法,它既要提供那样的灵活性,又要避免种种性能上的折衷。同样重要的是,他们必须创造出一种足以支撑生存并能培育客户忠诚度的商业模式。

可编程逻辑器件公司不会让他们轻易得逞。凭借他们敏锐的竞争意识、广泛的用户群、使用领先制造工艺的能力以及丰厚的利润率,Xilinx和Altera等公司不可能给对手留下可乘之机,相反,他们正迅速推出新的可编程逻辑平台。

今年,Xilinx承诺要提高其低成本的Spartan 3器件的产量,因为它相信在早期阶段将出现供不应求的状况。在高端产品方面,该公司正准备供应它的ASMBL架构,该架构经调整后可用于特定应用,同时又保持了足够的广泛性,可供许多客户采用。

与此同时,Altera表示,2004年将是该公司推出新产品最活跃的年份之一。今年初,该公司发布了高端的Stratix II,3月份又发布了一种新的CPLD架构。该公司还承诺将推出其低成本的Cyclone产品线的后续产品。

考虑到可编程逻辑供应商二十年来一直采用没有多大变化的技术制造新产品,当前的活跃就显得引人注目。批评家可能会说该技术急需革新,但正是这种连贯性使PLD供应商得以建立起如此强大的用户基础。

对未来的竞争者而言,这是一场艰苦的战斗。首先,PLD供应商经过多年积累已经建立起一个庞大的专利库,这为那些试图创建自有可编程结构的公司制造了障碍。Xilinx或Altera等公司已经交叉授权各自的专利,如果他们发现任何剽窃的迹象,一定会提起诉讼。不过,迄今为止,那些已经开发了自有可编程逻辑架构的公司似乎都处于业界领导厂商的防范线之外。

令可编程逻辑供应商得意的是有那么多的工程师懂得如何使用他们的软件工具。这是他们的主要优势之一,也是一项难以攻克的优势:回朔到可编程逻辑兴起的早期,那时许多芯片巨头试图进入该市场但都以失败告终。竞争者们现在能否打破僵局仍是个未知数。

“90年代早期,大家很快明白,与可编程逻辑业务相伴的包括非常大的软件投资,而大多数公司不懂软件,因此他们尝试采用第三方软件,”Altera公司资深行销副总裁Erik Cleage表示,“但是那些软件不能达到我们投资研发软件时所设定的标准。”

对PLD制造商来说,形势可能还不错,但没有公司敢于自满。Altera与Xilinx实际上依然是激烈的竞争对手。Xilinx的领先地位要归功于Virtex和Spartan产品线的成功,但Altera已经进行重组,并推出了一大批新器件,如Stratix 和Cyclone。

虽然很难发现直接的竞争者,但PLD供应商仍然是一个显眼的目标。随着可编程逻辑的兴起,门阵列市场逐渐萎缩。在目睹这种形势后,ASIC公司已经努力降低开发费用,以吸引小批量的用户。ChipExpress、Lightspeed、Synplicity和TeraSystems等四家公司已经携手组成结构化ASIC 联盟,旨在推广带有宏及知识产权(IP)的掩模可编程芯片。

LSI Logic公司的RapidChip正是这样的一个平台,其目标是替代某些高端FPGA。甚至连它的开发工具看上去都和FPGA工具一样。LSI Logic相信,借助熟悉的软件及恰当的硅平台组合,这非常适合于特定的客户,他们需要比FPGA更便宜、更快并能够以中低批量出货的产品。

“FPGA的局限在于每项功能的成本很高,其次是复杂性,然后是功耗。”LSI Logic的技术行销副总裁Ronnie Vasishta表示,“FPGA已经证明在快速构建原型和一些级别的验证方面具有价值,但许多人相信它并不是适合大批量出货的产品。”

虽然新兴公司已经开发出可编程结构,但由于经济低迷和缺乏风险投资,他们的竞争力已经有所减弱。那些存活下来的公司也没有构成真正的威胁,因为他们只能服务于某一细分市场,或者他们偏离主流方向太远。“它们能解决的问题如此有限,而设计又那么困难,因此无法成为主流的解决方案,”Altera的Cleage说。

作者:赵子龙