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中国IC/SOC设计业的现状及发展思路

作者:时间:2002-02-01来源:收藏

去年底,中国半导体行业协会IC(集成电路)设计分会在杭州举办了2001年年会,暨全国SOC(系统芯片)/IP(知识产权)核技术应用与商务研讨会。会上,来自海峡两岸的专家济济一堂,对IC设计业现状及未来动向发表了精彩讲演。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/3022.htm

 

IC设计业的现状

中国半导体行业协会理事长俞忠钰先生说,目前中国大陆有一定规模的设计单位共200多家, IC设计从业人员3000人,营业额超过10亿元,在IC产业中的销售比例从1995年的2.4%提高到了2001年的5%

中国IC设计业目前还十分弱小,但有巨大发展潜力。信息产业部制定的十五产业规划中,提出IC产业要以芯片设计为突破口。若以2005IC设计业占IC10%计算,届时营业额将达60亿元,设计人员达10万人。

我们已加入WTO,未来IC设计业既要按自身的规律发展,又须适应全球化,参与全球化竞争。我国IC设计业当前正发生四个重大转变:

·从科研单位型向规模经营和大规模化方向转变;

·从过去的小打小闹,什么都做,向开发特色IC产品方向发展;

·从过去的以逆向设计为主,向基于单元库、IP核的正向设计发展;

·从国有制为主向多种所有制,特别是设计人员参股的股份制发展。

SOC是当前IC设计发展的主流,开发和应用SOC也是当前IT产业发展的需要。

 

产业政策与发展思路

科技部高新技术司李健司长说,中国政府已经为IC设计业提供了良好的产业政策,主要有:从IC设计企业赢利之年开始,所得税两年免税,三年减半,因而吸引公司纷纷到中国落户。中国经济高速增长,带来了IC巨大的市场需求。国家推进信息化,为IC发展提供了强大的动力。信息化带动工业化。积极推进信息技术在各行各业的应用;加快建设国家信息技术设施;大力发展信息产业。

十五期间国家已安排了10个重大专项,第一批财政拨款达53.9亿元,把IC放到第一位,在中国的科技投资里,这是空前的。我们要突破高性能CPU设计瓶颈,建立中国自己的SOC设计平台,建立IP核库。形成若干个产业化基地,并培养出一批高水平的IC设计人才。

信息产业部电子产品司的郑敏政副司长说,在IC设计行业,2000年已有四家逾亿元的设计公司:杭州士兰、大唐电信、无锡矽科、中国华大,2001年又增加了一家上海华虹IC设计公司。芯片制造方面, 十五期间计划建成3~46英寸生产线,4~58英寸生产线,形成0.35~0.18mm的生产技术,建设1~212英寸、0.18mm的生产线。

十五期间重点支持产品包括:

·CPU产品微处理器、微控制器、DSP

·移动芯片基站芯片、射频芯片、军用电路及其支持产品;

·数字音视频电路数字VCDDVDDTVHDTV、数码相机、PDA等支持产品;

·IC卡芯片电话卡、身份卡、金融卡等;

·量大、面广的适销对路产品—CMOS运放、存储卡等。

 

SOC设计业的技术创新

IC设计企业中,90%为本地企业,但把VIA(威盛)IC设计分会外的企业统计进来,数字将更高。

中国半导体行业协会IC设计分会的理事长王芹生女士说:我们要在5~10年时间,共建行业的创新文化,积极从事技术创新。目前由于大多数核心技术为国际跨国公司所垄断,我国企业不得不面对采购成本高,产品附加价值低的尴尬局面,这是我国在计算机、通信、家电领域只是个组装大国的原因所在。

IT行业的核心是ICIC知识产权的核心是设计,因此,加强IC设计业的技术创新已成为头等重要的任务。IC设计创新的主要任务有两个创新和四个关键技术:

1.SOC。将信息处理的算法、逻辑电路的结构、各个层次的电路以器件的方式集成在一块芯片上,从而具备整机的功能。这里包括:

1)算法功能的突破。增加模糊算法、神经元算法以及安全算法。

2)电路结构突破。CMOS还有很长的生命力,但由于引入RFFlash等将有新的发展。

实现上述突破,所需的关键技术有:

1)软硬件协同技术。用于解决不同系统的硬件和软件划分问题,涉及系统功能综合的各个方面,如计算机运算、数据处理、控制、通信、信息压缩和解压缩、加密与解加密等。

2)IP模块库。主要包括三大类:软核、固核和硬核。软核有软件描述,比较灵活,应用范围广,但后续工作较多;固核涉及结构型的设计(笔者注:国外对固核还没有统一认识,笔认为是由软核发展而来,可迅速优化,但实现后可能比功耗高);硬核是独立于工艺的物理设计,并多次经过实践优化和验证的,因此硬核是最有价值的模块,可以拿来就用。IP模块库是提高设计效率和成功率、降低设计成本的重要捷径,引起业界极大关注。

3)模块界面的综合分析。而使IP模块的每个部分都是好的,但能否变成一个水乳交融的整体,必须解决各种IP模块的连接问题,glue logic(胶连逻辑)不仅是无缝连接,而且要象胶水一样连接得非常紧密。IP的分析和实现技术在真正的SOC设计中占有相当大的分量,并不是所有的IP都可以拿来就用。

4)IP的重用标准和流程。IP重用时在通信、视频或家电等领域,使用流程和标准可能有很大区别。所以一定要有自己的流程和可行标准。标准帮助大家在完成设计后可获得工业化产品。工业化产品在应用后才能成为市场上流通的商品,过程很复杂。

2.MEMS。是微电子、机械、光学技术的结合,MEMS可把电子信号转变为其他信号或能量控制。应该重视应用,不要把思路仅仅局限于电学和信息技术领域。

3.DNA。是指微电子和生命科学结合的创新领域,国外已有这方面的应用,对基因的鉴定很重要,对未来的农业和生物工程和其他综合工业的研究和生产有广泛的应用前景。

4.设计技术。设计方法创新。最直接的就是使用工艺,国外谈0.1mm,自然影响到设计工具和其他方面的创新,主要有5个方面:

1)时序满足(Timing Closure)。在超深亚微米中如何满足时序的要求非常重要。

2)信号完整性(signal Integrity,SI),因为到0.18mm以后,如0.15,0.13??,信号能否保证完整度成为重要的技术瓶颈。

3)验证。在高集成度技术领域中,不能用现有方法来验证。

4)低功耗。SOC要服务于轻薄短小、便携式设备,低功耗是不可跨越的障碍,难度非常大。

5)IP复用。

 

中国台湾SOC/IP的发展

这次会议还请来了台湾同胞。通过他们的讲演,了解到台湾半导体业偏重在代工方面,设计业主要在低成本和特定产品方面。去年台湾半导体呈现负增长。IC总产值相当于1000多亿元人民币,设计业占20%,设计也也是唯一成长的行业,因获利好,称为股王,还有很好的成长空间,发展关键是人才(人才短缺也是世界性的问题)。

SOC的困难是如何在快速的情况下集成,不仅是芯片级的集成,还有设计层面的集成。有水平的集成和垂直的集成,开发基本架构的集成和商业模式的集成。

1、水平集成是如何把一般的IP很快地集成在一个芯片里。一般认为SOC一定有几个IP或CPU,另外还有计算的引擎,如DSP。重要的一点是不一定有很多的功能,但必须有芯片上总线(On-Chip Bus),很多IP里一定要围绕Bus才能集成在一起。其他象模拟、混合、RF、Glue Logic、可编程逻辑、I/O等都要设法把他们集成在一起。

IP是自己做还是外购?如何重用?今天工艺是0.18mm,明天0.15mm,如何跨越?若跟不上竞争者的话,你的SOC就赚不到钱。

2、强调器件特性。SOC也可代表Solution On Chip,它实际不是硬件,而是软件。与别的产品不一样的地方应尽量放在软件里,硬件做成一样,所以软件很重要。软件和硬件怎样在一起开发,完成解决方案,是垂直集成中的一个重要课题。

3、企业内开发项目的集成。软件有应用程序和驱动程序等,我们要知道哪些上面有附加价值。SOC团队人数日益增加,在SOC 团队中一定要有熟悉IP的人,专做IP应用的人。IP来自不同的公司,IP如何重用,在设计人才短缺的情况下,每个公司都应有资深的设计人才,老板都不敢动他的。

4、开发环境。先要解决环境,然后才做SOC。主要架构是环境,有人做IP,有人做SOC,有人做设计平台,有人管理IP、设计工具。

设计服务业兴起

SOC复杂,所以我们要有很多伙伴,所以这个产业就开始了分工。分工中主要Foundry(代工厂)的工程成本花费大。

SOC产业必须有Foundry才能继续,Foundry决定了器件,器件与IP是息息相关的。所以人们猜测,Wafer(晶圆片)公司和Foundry可能是IP交易的重要平台。大家知道很多库用的时候是免费的,但你生产时指定某Foundry做,这家Foundry要给库公司钱。

这样,Foundry自然要提供更多的IP吸引客户来这里做,所以Foundry IP的投入越来越多,但投入到什么程度,看竞争的状况而言。

商业的模式也发生了变化,比如服务。有品牌的产品公司如IBM,HP,没有品牌的产品公司称为设计服务或Design Foundry,设计服务并不指卖劳力给别人,而是根据需求做出产品到代工厂去流片,封装测试好,卖给有品牌的公司。这种没有产品的公司营业额较大。制造上的服务有Wafer、Foundry、封装、测试等。台湾人认为设计服务有生存的空间。

两岸如何双赢

两岸的产业结构不同,台湾的PC及外设产业很大;大陆是消费类电子、通信的产业很大。大陆有很强的系统支持;台湾有很强的加工能力。为了这两方面结合,台湾很多企业到祖国大陆来发展。

SOC要有高的境界。2010年大中华区结合起来,会有很强的市场,有很好的专业能力,制造也在国内,变成世界领先的SOC国家是不难的。但我们永远要注重R&D与应用,人才永远是核心。另外,大家合作起来,尤其是在IP,On-Chip Bus方面的发展,用ARM还是IBM Power PC,需要大家团结起来支持一类,才能省钱。■



关键词: SoC ASIC

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