在上海举行的第十届亚太地区设计自动化会议(ASP-DAC 2005)上,Magma公司董事长兼首席执行官Rejeev Madhavan表示,硅编译将为IC开发成本的降低带来可能,并透露该公司将推出相应的硅编译器VLSI Complier。
硅编译器指的是将RTL自动转化成相应GDSII文件的工具或工具包。也就是说,硅编译器可以控制从构建原型到物理实现的所有设计流程,包括综合、底层规划、布局布线以及相应的电源、时序和信号完整性(SI)分析等各种引擎。
半导体制造技术从诞生之日起就没有停止过它飞速发展的滚滚车轮。1995时的IC还停留在0.35微米百万门级的水平,时光穿梭到2005年,前沿的工程师们已经开始讨论90纳米甚至65纳米上亿门级的IC。
然而,制造技术的革新为IC公司及IC设计人员带来新的问题。
“更多的开发人员以及更长的开发时间使得大规模复杂数字IC电路及SoC芯片的开发成本大大提高了。”Rejeev Madhavan表示,“现在,将微处理器的诸多功能集成在只有18mm2大小的晶片上时,至少需要一个50人的开发团队花费大约半年左右的时间写出超过400万行的HDL代码。因此很多时候设计一个芯片动辄需要上千万美元的投资。”
此外,“在当前复杂的设计工作中,如何管理及减少功耗成为一项挑战。”他说,“为了解决芯片设计流程中出现的诸多问题,传统的EDA工具商提供了太多的工具。然而,没有一个单独的工具可以理想地同时解决功耗、SI和其他各种问题。相反,它们往往是解决了一个问题,又会导致另一个问题的出现。”
在过去的设计工作中,对于设计效率、设计进度以及良率等问题不像现在这么敏感。“在65纳米以下的工艺中,情况不一样了。”Madhavan表示。为了得到更高的良率,工程师们必须采用自动化程度更高的设计工具。“解决的方法只有一个,那就是硅编译器。”他强调道。当一个芯片设计好之后,拿到晶圆厂制造时,良率是一个很大的挑战。“在设计中就必须要考虑良率,而不是等做好后由代工厂去调整。”Madhavan说:“VLSI Complier在设计中就早已把影响良率的各个因素考虑了进去。”
要实现这种真正意义上的硅编译能力,必须首先建立一个基于公共数据模型的开发环境。在这个环境中,所有执行和分析引擎能够同时对正在开发中的方案进行操作。“这种公共数据模型所带来的最大好处就是,任何在早期由于数据不完整而进行的不正确操作都可以在后期开发中得到修改。”他表示。
这种新的设计方法将会大大缩短开发时间。一般情况下,设计一个芯片大约需要26周的时间。“采用这种设计方法后,设计周期可能会大大缩短到2周。”他说。
不过,目前最迫切的任务是如何建立一个这样的开发环境,并使它真正拥有“一键式操作”的硅验证能力,即将验证后的设计输入并得到理想的GDSII输出。Rejeev Madhavan表示,虽然目前还没有出现这种完全可行的硅编译解决方案,但Magma公司将很快推出这样的工具。“到那个时候,大幅降低开发成本和缩短上市周期将成为可能。”他说。
作为EDA工具市场的后起之秀,从2001年上市开始,Magma公司在短短4年中实现了大跨步的飞跃。Dataquest报告显示,2004年RTL-to-GDSII工具市场已呈现Cadence、Synopsys和Magma三分天下之势,其中Magma公司目前已取得超过30%的全球市场份额。
Madhavan认为,这种整合性较高的新工具似乎更适合中国的IC设计公司。“中国公司起步较晚,想要赶上欧美同行,必须想办法进行跳跃式的进步。”他说,“经验相对不足的中国工程师如果使用新的设计工具,那么至少5年时间内他们都会站在技术的前沿。”
与流行观点相反,先进的技术并不意味着应用门槛的抬高。Rejeev Madhavan介绍说,在欧美、印度、日本以及韩国等市场,一般经过Magma公司培训一到三个月后,工程师便可以独立地进行设计工作。“当然,接受培训的必须是有逻辑设计概念基础的工程师。”他补充道,“旧有的设计流程比较复杂,工程师们需要学6、7种不同的工具才能掌握全套流程,而且还不是很自动化。而整合后的架构则完全排除了这些弊端。”
在2004年底美国旧金山举行的可制造性设计(DFM)论坛上,有消息称可制造性设计市场将在2005年起飞。Madhavan对此似乎并不看好。“目前很多小公司所开发的DFM工具基本都是定向(Point to)的解决方法。但是要真正实现可制造性,必须在设计时就要考虑各种因素。”他说,“设计完成后再进行修补必然导致成本上升。为此,可制造性设计应该是和设计工作同步进行的。”他指出,由于在设计前期便能看到后续物理设计的结果,易于修改,因此,整合性很高的RTL-to-GDSII工具可以是DFM的理想工具。
2004年整个EDA市场表现平稳,而半导体行业不景气使得竞争越来越激烈。“以往的EDA还停留在电子设计助手的范畴,工具软件供应商只有真正做到电子设计自动化,才能加快设计流程,降低成本,提高工程师设计生产率,从而带动业界成长。”Madhavan表示。
作者:王彦
图:Rejeev Madhavan:中国IC公司起步较晚,要想赶上欧美同行,必须进行跳跃式的进步。
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