3C(通信、計算機和消費電子)產(chǎn)品是目前市場增長的主要推動力,而這些產(chǎn)品具有集成多種功能、低功耗、生命周期短以及小尺寸等特點,為這類產(chǎn)品中的芯片提出了新的課題,增加了芯片的設(shè)計復(fù)雜度。而按照摩爾定律,芯片企業(yè)正在向更小的技術(shù)節(jié)點轉(zhuǎn)換,即開展65nm,甚至是45nm產(chǎn)品的設(shè)計。這些新設(shè)計的復(fù)雜性主要表現(xiàn)在以下幾個方面:設(shè)計規(guī)模極為龐大,動輒上千萬門以及成百上千個IP(半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán))宏模塊;就物理設(shè)計而言,大多采用層次化物理設(shè)計流程,包括多個環(huán)節(jié),像RTL(寄存器傳輸層)和具有物理實現(xiàn)意識的綜合、面向測試的設(shè)計(DFT)、時鐘樹綜合、功率網(wǎng)格設(shè)計、布線、信號完整性分析、功率分析以及設(shè)計的收斂,這些過程都非常耗時,僅生成一個布局規(guī)劃圖及其相應(yīng)的物理實施就能輕易地耗費掉一個月左右的時間。
而與此相反,為滿足市場的要求,設(shè)計的周期不但沒有增加,而且還在迅速縮短。例如,在20世紀90年代,IC(集成電路)設(shè)計的平均周期為兩年;到前幾年,平均周期縮短到一年;而在現(xiàn)階段,設(shè)計的周期只有6個月,因此,IC設(shè)計公司還面臨著產(chǎn)品上市時間的壓力。設(shè)計一旦延遲,產(chǎn)品很可能就失去了好的市場機遇。為此,目前先進的EDA工具要具備幾大功能:一方面它們要提供高容量、高性能的數(shù)字集成設(shè)計能力,完成更先進產(chǎn)品的設(shè)計;另一方面,它們需要做到面向測試的設(shè)計,具有可預(yù)見性,并對可實現(xiàn)性能夠盡早反饋。
而低功耗設(shè)計也是業(yè)界的一個熱點主題。實現(xiàn)最優(yōu)化的低功耗設(shè)計需要在設(shè)計流程的不同階段進行權(quán)衡,時序?qū)β屎兔娣e對功率等因素的折中就是一個典型例子。成功的功率敏感設(shè)計要求工程師們具備準確、高效地完成這些決斷的能力。為了能夠達到這一目的,設(shè)計師需要被授權(quán)使用正確的低功耗分析和最優(yōu)化引擎,這些功能要求被集成在整個RTL(寄存器傳輸層)到GDSI(物理級版圖)的流程中,而且要貫穿全部流程。而EDA工具廠商也不斷在這方面進行努力。
此外,混合信號芯片的比例越來越高。相關(guān)市場調(diào)研公司預(yù)測,在65nm芯片設(shè)計中,約有50%的設(shè)計工作是混合信號設(shè)計。這樣一來,如何打破原來模擬設(shè)計流程與數(shù)字工作完全隔離的狀態(tài),提供把模擬和數(shù)字信號設(shè)計緊密整合為一體的EDA工具將成為EDA廠商不斷創(chuàng)新和完善的目標。
低功耗流程設(shè)計可減少五成功耗
設(shè)計的復(fù)雜性、上市時間以及成本的壓力需要EDA工具提供高容量、高性能的數(shù)字集成設(shè)計能力以及高度的可預(yù)測性、可靠性驗證。這樣一方面可以幫助客戶實現(xiàn)更先進產(chǎn)品的設(shè)計,另一方面能夠規(guī)避產(chǎn)品設(shè)計的制造風險,縮短產(chǎn)品上市時間。
沒有EDA工具的幫助,設(shè)計公司想做低功耗產(chǎn)品是很難的。用低功耗的流程來做設(shè)計,產(chǎn)品至少可以減少50%的功耗。3年前我們把低功耗的實踐加以總結(jié),正式形成了一套理論,把我們自己的工具各個環(huán)節(jié)全部做在一起,整合起來,形成了一整套低功耗技術(shù)。同時我們也與產(chǎn)業(yè)鏈、設(shè)計鏈的公司合作,把整個低功耗的一套方法和這些公司交流,比如IP公司ARM和代工廠中芯國際,我們都與他們保持密切合作。我們把業(yè)界的伙伴聯(lián)合起來,一起來解決低功耗的問題,這是一個產(chǎn)業(yè)化的模式。
低功耗是把我們整個工具的結(jié)構(gòu)改變,而不是簡單地加一項進去,單純加一項進去可能會改變時序,會影響它的功能。因此,芯片的功能、時序、功耗這三個方面要一起考慮。而且功耗不是只在后端物理實現(xiàn)的時候才考慮,在前端做功能性設(shè)計、結(jié)構(gòu)性設(shè)計和邏輯性設(shè)計的時候也要考慮。我們起步比較早,目前在一些比較先進的低功耗芯片市場我們的份額非常高,大家都用Cadence的產(chǎn)品做一些比較先進的低功耗芯片。
我們的工具之所以可以實現(xiàn)低功耗,是因為在做邏輯設(shè)計和物理設(shè)計時,有關(guān)低功耗的功能就已經(jīng)設(shè)計在工具里,邏輯集成、數(shù)據(jù)布線、仿真等都有低功耗的特征在里面,這是一個趨勢。我們在3年前推出了CPF(通用功率格式)的最早版本,CPF是一種方法,我們把它應(yīng)用到工具里面。
CadenceEncounter最新的數(shù)字IC設(shè)計平臺7.1版在Encounter6.2版的基礎(chǔ)上增加了許多業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的功能,把客戶從復(fù)雜設(shè)計的困擾中解放出來,能夠?qū)W⒂谒麄兊暮诵母偁幜ΑO(shè)計創(chuàng)新之中。
此外,Cadence設(shè)計系統(tǒng)公司最近宣布推出C-to-SiliconCompiler(編譯器),這是一種高端綜合產(chǎn)品,能夠讓設(shè)計師在創(chuàng)建和復(fù)用系統(tǒng)級芯片IP的過程中,將生產(chǎn)力提高10倍。這種重要的新功能對于開發(fā)新型SoC(系統(tǒng)級芯片)和系統(tǒng)級IP,用于消費電子、無線和有線網(wǎng)絡(luò)市場的公司尤其可貴。通過與合作伙伴開發(fā)相關(guān)產(chǎn)品證實,C-to-SiliconCompiler可提高設(shè)計質(zhì)量,減少設(shè)計時間。