在中国举办的2000年世界计算机大会首次把微电子产业中的芯片设计自动化纳入了研讨内容,并成为其八大主要议题中的一个。
集成电路在信息产业中的作用再次受到重视,中国信息产业部的官员也把微电子产业列为信息产业发展的核心领域,把集成电路的设计业当作是掌握信息产业的知识产业的重要途径。今年六月份,中国国务院颁布的《软件产业和集成电路产业发展的若干政策》,已经从政策上为中国EDA的发展营造了一个较好的外部环境。
与此相呼应的是,在中国成立的集成电路设计公司越来越多,投资也越来越大,中国EDA产业需要借助新的技术和观念来应对越来越多的挑战并实现跨越式发展。
大会提出了设计方法的三个方向:一是众多专家对传统的自顶向下的设计方法,也就是单向设计方式提出了质疑。现在的设计方法是经过了许多设计步骤以后,对设计结果进行各种性能的验证,对出现的错误再回头进行修正,这种验证循环所带来的问题是时间耗费多、效率低、成本也高。
目前中国许多设计已经开始接近深亚微米,一些设计已经开始超过百万门。所以中国专家们认为如果采取新的设计方法,也就是在设计进程中每向前一步就进行验证循环,最后保证设计达到一次成功,不再回头,并且保证设计的质量,将会为设计业带来新的变化。
二是设计业中非常熟悉的IP复用,这是针对大型的芯片设计中提高效率的良策,所以新的设计要求具有更高的IP复用率。IP复用在中国发展也很快,不仅明导等EDA软件供应商已经宣布放开对中国的IP销售限制。同时中国设计公司也开始充分利用IP生意带来的高效率,据新成立的海尔集成电路设计公司副总经理王洪军先生介绍；海尔将在今年内广泛采取整合设计技术和资源的方式,大量采用国内外供应商的IP和设计服务,缩短设计时间并提升设计水平。
三是为设计业提供一个IP应用的设计平台,也就是针对具体应用,搭建由若干IP构成的设计平台,以简化SOC的开发。
如集成了CPU、DSP、PCI总结控制电路和外接I／O控制的平台,可以用于移动通信和网络通信中,用户只需要再加上定制的功能就可以达到SOC的设计要求。目前一些台湾设计公司已经看到了中国大陆是一个非常大的市场,他们计划与台湾母公司的生产厂投资计划结合,可能很快会在大陆形成气候。
在EDA工具方面,虽然本次大会并没有谈到很具体的解决方法,但初步提出了四个方面的发展要求:一是软硬件协同设计的要求,也就是芯片和芯片工作所需的应用软件同时设计,同时完成。这种方法带来的影响是明显的,传统设计是在硬件设计完成后才进行软件的开发,如果在软件设计时发现硬件有问题,其产生的结果将是灾难性的,尤其在开发周期上大受影响。采用协同设计,可以及早发现问题,保证一次设计成功,这在设计大系统时尤为重要。
二是随着线宽不断减小,尤其深亚微米设计,物理寄生效应如内部线路产生的延迟、线间的串扰不断增强,对电路分析验证工具提出了更高的要求。尤其在速度达到几个G的高速电路中,还会产生微波效应,内部线路之间的微波效应使电路信号衍生出行传输性效应,芯片功耗增大,高速运行时,内部连线构成的电容对功率的消耗更大。
另外,连线越细也将使其电阻更大,使晶体管上的电压下降,在外接电压为1.8V时,经过较长的连线以后,实际加在晶体管上的电压只能达到1.5V甚至1.3V,使器件工作电压达不到正常工作的要求。因此,有专家认为深亚微米设计所需要的设计经验和解决问题的能力,将是年轻的中国设计公司在今后必须面对的挑战。
三是现有的工具支持SOC大规模设计尚有难度,迫切需要提高设计能力。现在大规模CPU内已经包含了上亿个晶体管,这种设计强度是现在的商用设计工具难以达到的,既使是对于内含二、三千万个晶体管的芯片,一般情况下其一次验证的时间也长达2-3天。
四是工具针对IP设计的考虑很少,专门用于IP设计的工具则没有。大多数设计工具对IP模块的创建、管理和使用没有加以考虑,甚至IP本身的标准也需要完善,设计复用组织正在试图改变这一现状:IP要有很好的通用性和稳定性,可以用于任何工艺线和设计工具,所以对IP验证要求很高。在IP本身的使用过程中,来自不同厂商的IP集成于同一个芯片中时,将会带来更多的整合问题,集成的效果难以达到理想状态,这也就是说设计集成的平滑性不够。
在设计语言方面,主要也是围绕着SOC的设计来进行探讨。VHDL和Verilog是目前常用的设计语言,但在两年前许多工程师就发现,这两种语言虽然方便,但在设计大系统时,不够方便直观。业界一些企业已经开始采用C语言,但仍需要进一步完善。
总体来说,SOC的发展已经成为解决整个产业发展问题中的重要途径。WCC2000大会EDA程序委员会主席、中国华大集成电路设计公司副总裁刘伟平认为从现在的集成产业发展情况可以看出相对矛盾的两面:芯片制造业发达和芯片设计能力的相对不足。而且随着时间的推移,整个产业界仍然没有找到一个有效的方法来扼制和缩小这一差距。如何尽可能地填补这个差距,设计出更大更好的芯片？最后还要回到解决方法上来,SOC这条路必须要走,但要解决SOC发展带来的问题,需要在设计方法和EDA的设计工具上进行改进。
深圳艾科创新微电子有限公司董事总经理石岭博士表示,“SOC带来的一系列需要解决的问题,但这对中国的设计公司几乎没有什么影响,因为中国的设计公司大多还处在发展的初级阶段,所用的许多工具都是5年前国外的主流工具。中国设计行业仅仅在去年才有SOC的概念,要能够设计SOC还需要一段时间。”
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