3C(通信、計算機和消費電子)產(chǎn)品是目前市場(chǎng)增長(cháng)的主要推動(dòng)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(diǎn),為這類(lèi)產(chǎn)品中的芯片提出了新的課題,增加了芯片的設計復雜度。而按照摩爾定律,芯片企業(yè)正在向更小的技術(shù)節點(diǎn)轉換,即開(kāi)展65nm,甚至是45nm產(chǎn)品的設計。這些新設計的復雜性主要表現在以下幾個(gè)方面:設計規模極為龐大,動(dòng)輒上千萬(wàn)門(mén)以及成百上千個(gè)IP(半導體知識產(chǎn)權)宏模塊;就物理設計而言,大多采用層次化物理設計流程,包括多個(gè)環(huán)節,像RTL(寄存器傳輸層)和具有物理實(shí)現意識的綜合、面向測試的設計(DFT)、時(shí)鐘樹(shù)綜合、功率網(wǎng)格設計、布線(xiàn)、信號完整性分析、功率分析以及設計的收斂,這些過(guò)程都非常耗時(shí),僅生成一個(gè)布局規劃圖及其相應的物理實(shí)施就能輕易地耗費掉一個(gè)月左右的時(shí)間。
而與此相反,為滿(mǎn)足市場(chǎng)的要求,設計的周期不但沒(méi)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;而在現階段,設計的周期只有6個(gè)月,因此,IC設計公司還面臨著(zhù)產(chǎn)品上市時(shí)間的壓力。設計一旦延遲,產(chǎn)品很可能就失去了好的市場(chǎng)機遇。為此,目前先進(jìn)的EDA工具要具備幾大功能:一方面它們要提供高容量、高性能的數字集成設計能力,完成更先進(jìn)產(chǎn)品的設計;另一方面,它們需要做到面向測試的設計,具有可預見(jiàn)性,并對可實(shí)現性能夠盡早反饋。
而低功耗設計也是業(yè)界的一個(gè)熱點(diǎn)主題。實(shí)現最優(yōu)化的低功耗設計需要在設計流程的不同階段進(jìn)行權衡,時(shí)序對功率和面積對功率等因素的折中就是一個(gè)典型例子。成功的功率敏感設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,設計師需要被授權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(gè)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(chǎng)商也不斷在這方面進(jìn)行努力。
此外,混合信號芯片的比例越來(lái)越高。相關(guān)市場(chǎng)調研公司預測,在65nm芯片設計中,約有50%的設計工作是混合信號設計。這樣一來(lái),如何打破原來(lái)模擬設計流程與數字工作完全隔離的狀態(tài),提供把模擬和數字信號設計緊密整合為一體的EDA工具將成為EDA廠(chǎng)商不斷創(chuàng )新和完善的目標。
低功耗流程設計可減少五成功耗
設計的復雜性、上市時(shí)間以及成本的壓力需要EDA工具提供高容量、高性能的數字集成設計能力以及高度的可預測性、可靠性驗證。這樣一方面可以幫助客戶(hù)實(shí)現更先進(jìn)產(chǎn)品的設計,另一方面能夠規避產(chǎn)品設計的制造風(fēng)險,縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。
沒(méi)有EDA工具的幫助,設計公司想做低功耗產(chǎn)品是很難的。用低功耗的流程來(lái)做設計,產(chǎn)品至少可以減少50%的功耗。3年前我們把低功耗的實(shí)踐加以總結,正式形成了一套理論,把我們自己的工具各個(gè)環(huán)節全部做在一起,整合起來(lái),形成了一整套低功耗技術(shù)。同時(shí)我們也與產(chǎn)業(yè)鏈、設計鏈的公司合作,把整個(gè)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(chǎng)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(lái),一起來(lái)解決低功耗的問(wèn)題,這是一個(gè)產(chǎn)業(yè)化的模式。
低功耗是把我們整個(gè)工具的結構改變,而不是簡(jiǎn)單地加一項進(jìn)去,單純加一項進(jìn)去可能會(huì )改變時(shí)序,會(huì )影響它的功能。因此,芯片的功能、時(shí)序、功耗這三個(gè)方面要一起考慮。而且功耗不是只在后端物理實(shí)現的時(shí)候才考慮,在前端做功能性設計、結構性設計和邏輯性設計的時(shí)候也要考慮。我們起步比較早,目前在一些比較先進(jìn)的低功耗芯片市場(chǎng)我們的份額非常高,大家都用Cadence的產(chǎn)品做一些比較先進(jìn)的低功耗芯片。
我們的工具之所以可以實(shí)現低功耗,是因為在做邏輯設計和物理設計時(shí),有關(guān)低功耗的功能就已經(jīng)設計在工具里,邏輯集成、數據布線(xiàn)、仿真等都有低功耗的特征在里面,這是一個(gè)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,我們把它應用到工具里面。
CadenceEncounter最新的數字IC設計平臺7.1版在Encounter6.2版的基礎上增加了許多業(yè)內領(lǐng)先的功能,把客戶(hù)從復雜設計的困擾中解放出來(lái),能夠專(zhuān)注于他們的核心競爭力———設計創(chuàng )新之中。
此外,Cadence設計系統公司最近宣布推出C-to-SiliconCompiler(編譯器),這是一種高端綜合產(chǎn)品,能夠讓設計師在創(chuàng )建和復用系統級芯片IP的過(guò)程中,將生產(chǎn)力提高10倍。這種重要的新功能對于開(kāi)發(fā)新型SoC(系統級芯片)和系統級IP,用于消費電子、無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )市場(chǎng)的公司尤其可貴。通過(guò)與合作伙伴開(kāi)發(fā)相關(guān)產(chǎn)品證實(shí),C-to-SiliconCompiler可提高設計質(zhì)量,減少設計時(shí)間。