目前,中國已經有了幾十家集成電路設計公司。當中大多數是獨立於成品制造廠家的,即並不是象海爾那樣的由家電信息產業投入,並且首先就具備為自己的產品設計集成電路的堅實的需求,這些公司的成長與發展,依賴於有家電信息企業使用他們的產品及技術解決方案,與他們合作定義出新一代的設計要求。在外國的半導體公司把聯想、實達這樣的大家電信息產品制造商鎖定了以後,這些幼年的集成電路設計公司必然面對非常艱苦的客戶項目競爭,必須要對這種狀況有所准備。如果這些年幼的公司都被擠垮了,中國集成電路產業的將來就值得我們擔心了。
因此,從這個角度來看,象海爾這樣的企業進軍集成電路設計領域,是有其特殊意義的。
這也是為什麼筆者強烈建議國家的電子發展基金要大力識別和支持這類真正使得我們國家掌握核心技術的企業。
一個不能設計和制造自己需要的集成電路的國家,很難談得上有可靠的安全。誰也不能想象,聯想與美國國民半導體公司的聯合實驗室的美國總工,可以主持一個與中國國防有關的芯片設計項目。
另外,上文提到的復旦大學專用集成電路與系統國家重點實驗室,現在是今年8月4日在香港創業版上市的復旦微電子公司的主體。然而,筆者在他們的網站上看了所列出的客戶委托設計項目之後,更加加深了這樣一種認識:獨立的集成電路設計公司,必須積極走出去,到潛在的客戶的領域中去,與客戶一起去尋求與發掘應用項目。客戶的應用領域知識與集成電路設計的專業知識結合在一起,才有可能創造出優秀的芯片設計項目。千萬不能在公司裡等著客戶上門。
【設計方法、設計流程、設計語言、EDA工具與Linux平台】
套句近來流行的阿Q風格的語言:在集成電路設計領域的落後,也許能帶給我們一點“後發優勢”。
在新建立的集成電路設計企業中,采用什麼設計方法、設計流程、設計語言、EDA工具與運行平台,都已有了前人的經驗作為借鑒。
據報道,北京海爾集成電路設計有限公司,凝聚了一大批在設計流程構造、產品設計、行為級設計、RTL級設計、設計驗證等方面具有豐富經驗的設計師,目標是在無線接入、數字通訊、數字音視頻及高端智能家電領域開發出具有完全自主知識產權的芯片和整機系統。公司將采用國際上最新的TOP-DOWN設計流程,選用SYnopsys和MentorGraphics等公司先進的EDA軟件和SUN公司最新的工作站平台。其第一款百萬門級的系統級芯片(SOC)設計,采用0.25微米CMOS工藝,預計在明年上半年推出。
“具有完全自主知識產權的芯片和整機系統”(海爾新聞稿語)!!!這是一個非常雄偉及雄心勃勃的目標。作為一個關注中國IT業發展的同行,筆者衷心祝願海爾和一切向這個目標進軍的企業能克服許多將要遇到的困難,奪得初始的勝利。我說“初始”,是因為差距確實很大。首先是所設計的產品的技術層次,我們離微處理機CPU的設計還有很長很長的一段距離。其次就是半導體工藝的先進性,0.25微米只能算是較為先進的工藝(並且筆者估計這要委托台灣或外國生產)。在硅谷,0.13微米己在采用,0.08微米也已較廣泛地試用了。
據筆者的經驗,海爾的設計流程決策基本上都是正確的。 采用行為級、RTL級設計,及采用Synopsys和 MebtorGraphics等公司先進的電子設計自動化(EDA)軟件,可以部分地彌補設計經驗的不足,並且可以加快設計的進度。
關於設計語言,美國硅谷較流行使用Verilog硬件描述語言(HDL),而歐洲則較多使用VHDL。用C/C++作為系統級設計語言是一個新興的方法,應有所了解(見www.cleveldesign.com)。
在設計校驗(Design Verification)方面,除了常規的“基於事件仿真”(Event Base Simulation)之外,“基於時鐘周期仿真”(Cycle Base Simulation)、“形式校驗”(Formal Verification)、及“仿效技術”(Emulation Technology),都是值得結合設計流程一起考慮選配的。
關於采用SUN工作站,其實還有另外一個較為節約的選擇,那就是采用Linux工作站。許多EDA軟件現在都有了UNIX及Linux版本,原因是不少集成電路設計公司換用Linux工作站進行IC的“前段設計”(front-end chip design),以降低成本。
這方面的最新的動態是:
1.基於客戶及市場的強烈需求,Synopsys(新思公司)、Mentor Graphics(導師圖形公司)、Cadence Design Systems(韻律設計系統公司)、 和Avanti(前進公司) 等四家主要的EDA廠商,已把越來越多的產品移植到Linux平台上。
2.Linux作為EDA工具運行平台的增長速度是:2000年——25%; 2001年——50%; 2002-2004——70%。(這是硅谷著名的科技市場分析公司Dataquest的統計與預測。它的首席EDA行業分析師嘉利.史密斯(Gary Smith) 說:“基本上,Linux平台已把NT平台從‘設計界領域’中完全趕出去了。”)
3.這種增長的加速主要的原因有兩個:
a.由於Linux的優異“性能/價格比”、高穩定性、以及與目前高端UNIX平台的全面兼容(因為Linux只是PC版本的UNIX,因此幾乎所有的輔助軟件都通用。),將吸引越來越多的用戶。
b.目前,Linux平台在應用於“晶片布局布線”(Placement and Routing)方面還受到儲存器容量(Memory Size)、64位運算支持、以及多微處理器支持(Multiple-CPU Support)的限制, 但這些問題將由Linux社區迅速給予解決。(商業訊息:由於越來越多企業轉換到使用Linux服務器平台,因此,服務器抽櫃式框架裝置(Frame Lot Mounted)式 (非單台PC機箱式) 的PC機芯銷路好且利潤較高。)
4.下列的EDA產品已有了Linux版本:
Synopsys (新思公司):Behavioral Compiler,Design Compiler,Module Compiler,FPGA Compiler,PrimeTime,TetraMax and Scirocco VHDL simulator,and VCS Verilog simulator.
Mentor Graphics(導師圖形公司):ModelSim Verilog/VHDL simulator, IC Station tool suite, and Calibre phisical verification tool suite.
Cadence Design Systems(韻律設計系統公司):NC-Verilog and Verilog-XL simulators
Avanti(前進公司):Polaris Verilog simulator, NOVA-Explore RTL design analysis tool, and Hercules phisical verification tool.
然而,選擇一個正確的設計流程,恐怕頂多只能算是達到成功的總努力的百分之一。舉例說,如何正確使用那些非常復雜的EDA工具軟件,就是一大挑戰。雖然稱為電子設計自動化工具,它們實際上要求很高技術水平的設置與操作。
另外,要根據自己的需要去決定購置什麼EDA工具(EDA公司總是告訴你,他們的產品是多麼優異,你什麼都需要,而且要多買。)。不同EDA公司的工具如何在整個設計流程中互相配合、傳輸與分享數據,是一個往往被忽視的問題。要用接近於實際應用的設計案例試用過EDA工具才好買。並且,要堅持在付款購買前讓那些EDA工具公司把存在的問題修改好、把他們答應要為你們添加的新功能做好(或部分貨款在任務完成後才付)。許多EDA公司,收了錢之後就在服務上就變了臉,不再回復你的電話留言或電子郵件了。就算是在硅谷這裡,情況也一樣(除非你們公司是他們公司的大客戶,如CISCO)。
硅谷的不少公司,買了EDA工具,召聘了工程師,但就總是無法設計出目標中的IC產品。這點希望國內的同行們知道。正如誰都買得到軟件開發工具及懂得寫程序,而軟件產品的技術層次與質量則可有天壤之別。是一樣的道理。
但願對困難有足夠的估計。5000萬的投資,並不是一筆很充裕的投入。但是,有時候,多投錢或多投人力都無補於事(例如,兩倍的人力並不等手一半的周期,管理協調不好的話,搞不好還導致錯漏百出而延誤進度。)。和做軟件設計一樣,前階段的產品定義、總體結構設計與總體計劃的質量,在很大程度上決定了整個產品設計項目的命運。要投入足夠的時間,作充分的驗證,然後才好過渡到下面的步驟。
關鍵是管理,市場、技術、人才、計劃、流程、質量和外部協作等的管理。可幸的是,海爾在管理方面有著豐富的經驗,希望他們在把那些經驗應用到這個新的領域時,有所創新,取得圓滿的成功。
【零距離】
海爾定下“具有完全自主知識產權的芯片和整機系統”的目標,並且力爭“成為國際一流的IC設計公司”,可以說是非常勇進的。海爾的加盟,為中國集成電路產業增加了一支具有潛力的力量。從各方面的反應(例如,中科院微電子中心吳院士提出希望海爾能夠進一步考慮進軍集成電路制造。筆者相信這是合乎邏輯的下一步。),充分體現了IT業界對海爾所寄予的厚望。
海爾人在他們的事業中力求與用戶保持零距離。
感謝所有向核心技術進軍的國內企業,你們的心與祖國和民族自強之目標保持著零距離。
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原文參見:Chinabyte-硅谷寄語