抓住晶圓代工和汽車電子的市場機遇
“面向晶圓代工廠的自動化軟件和汽車電子市場是MentorGraphics的利基市場,我們不但有全套的自動化設計軟件,而且我們還有其它EDA公司所沒有的實時操作系統Nucleus,這讓我們在滿足客戶需求方面更加得心應手?!?/P>
近日,MentorGraphics公司亞太區技術總監張維德借參加“EDATechForum(EDA技術論壇)”之際,接受了EDNChina采訪。張維德表示,在由制造大國轉向創新大國的過程中,中國的電子產業扮演著至關重要的角色,而芯片的設計和制造又占據著電子產業的核心地位。但是要完成復雜程度遠遠超過人力所及范圍的芯片設計和制造,各種各樣的EDA工具是必不可少的。
EDNChina:各個EDA廠商都看好中國市場,您認為市場機會在哪里,Mentor的競爭優勢體現在哪些方面?
張維德:中國EDA市場的機遇來自以下幾個方面。首先是跨國公司的研發轉移,包括人才、資金和技術的轉移,并且帶來了更先進的設計方法,也給我們帶來了很多新的生意。要滿足跨國公司在技術水平上的高要求,Mentor等EDA廠商必須加大人力的投入和提高技術支持的能力,必須要提供與歐美、日本一樣水準的技術支持服務。
其次是來自晶圓代工廠。芯片的制造過程極為復雜和精密,必須用自動化軟件才可能實現。此外,生產所用的光刻機等儀器設備動輒就要幾百萬美元,每升級一次工藝就更換一次設備的巨額開支是代工廠所無法承受的。Mentor可以用軟件技術來延長制造設備和儀器的壽命,從而大大節省代工廠的資本開支。以光刻機為例,把193nm的光刻機用在90nm的晶圓上,會因為光線的繞射問題使曝光成像的版圖與設計差得很遠,無法使用。Mentor的光學接近效應修正軟件OPC(OpticalProximityCorrection)會用模型的方式進行反向設計修正,即根據想要的設計結果,考慮光線的繞射問題,計算出曝光底片的版圖,這樣就可以在新工藝中使用老設備。這對代工廠來說實在是一個非常劃算的生意。
EDA業界的一個熱門話題是DFM,即如何保證設計能夠在各個代工廠的工藝條件下被正確地生產出來。這個問題解決不好,硅片的良率就會很低,特別是在90nm和以下的工藝條件下,這個問題更為嚴重。Mentor新購并的Sierra物理綜合布局布線加上Calibre系列物理驗證工具能夠在布局布線的時候就解決主要DFM問題,避免在后端完成設計后再做大幅修改。
芯片設計的一個問題是越來越多的各種模式(modes)和邊界條件(cornercases)。如常見的模式就有正常模式、待機(Standby)模式、睡眠模式,這些模式和邊界條件加起來會有幾十種之多。其它廠商的工具常常只能針對一種模式和邊界條件進行優化,而Mentor的布局布線工具可以把這些情況統籌分析,找出相對均衡的一次性解決辦法。
憑借這些優勢,Mentor贏得了中芯國際的信任,從DesignKit到DRCSign-Off、OPC/RET和DFM,中芯國際在最先進工藝中全部采用了Mentor的流程。這些領先的代工廠采用Mentor的產品還會起到示范作用,他們的客戶即IC設計公司也是我們的客戶,這些IC設計公司受到代工廠的影響后會轉而采用我們的工具。
EDNChina:Mentor針對汽車電子市場推出了一系列的開發工具,Mentor的出發點和這些產品的特點是什么?
張維德:汽車電子在整個電子產業中是增長最快的部分之一。根據StrategyAnalytics對中國市場的研究表明,從2004年到2015年,中國市場的復合年增長率將保持在21.6%。賽迪顧問對國內市場的調查顯示,汽車電子占整車成本的比例在穩步增長,這個比例在2002年約為7%,預計到2010年會超過40%。與此相對應的是,中國汽車電子企業缺乏研發平臺,沒有形成標準化設計和嚴格的質量審核體系;零部件企業和整車企業之間缺乏有效的溝通;以自頂向下的網絡設計為例,根據整車系統配置需求開展項目合作的商業模式沒有完全建立起來。
而實際需求是,一款新車型要在兩年甚至低于兩年的時間內推出,而且要增加越來越多的ECU和線束線纜,再加上安全和效率問題,必須借助軟件工具才有可能實現。Mentor為此開發了全方位的汽車電子電氣研發平臺,包括ECU硬件設計的PCB工具、ECU功能仿真分析的SystemVision、線束線纜設計的CableHarnessSystem平臺和網絡自動化設計的Volcano平臺。Volcano中有一個功能叫VehicleNetworkArchitect,可以實現自頂向下的網絡設計、根據整車網絡配置的需要、在零部件樣品實現前、分析和優化整車網絡的設計。SystemVision還可以對機械系統和電子系統進行協同仿真,能夠從MatLab中導入數據和算法。
在Mentor的研發平臺里,整車電子系統的配置需求是第一位的,并作為系統設計的輸入。研發平臺負責對整個系統進行規劃設計,并輸出相應的配置。在整車需求的牽引下,不再需要零部件廠商提供樣機,在設計初期就可以對系統設計進行很好的驗證。
開發汽車電子產品不是用一兩個簡單的仿真工具就可以解決的,Mentor的完整工具鏈可以幫助客戶實現自頂向下的系統設計。上汽榮威等自主品牌的電子系統就是用Volcano設計的,韓國現代、Ford及Volvo也都是Mentor的用戶。
EDNChina:低功耗設計是目前IC設計的焦點之一,Mentor對低功耗設計提出了哪些解決方案?
張維德:IC設計中一個重要趨勢是低功耗設計。低功耗設計在實現階段只能有10%~15%的影響,若要有大幅改善,低功耗設計要在架構設計階段,即編寫C和C++代碼、設計算法和功能的階段就予以考慮,要在這個階段就對芯片的實際功耗進行仿真。否則到芯片設計的后端再進行修改,不但收效甚微,而且代價高昂。在整個設計過程中,必須要有高階的綜合法,從C開始綜合,一直到門級,才能把功耗算得清楚,也要有高階的功能驗證隨之配合。Mentor針對低功耗的設計支援UPF工作流程,利用高階綜合(CatapultC)找出最省電的架構,并利用先進的驗證方式(QuestaandOVM)在設計初期就完成低功耗設計的驗證。針對設計的實現,Mentor最近剛剛花了9000萬美元買下了Sierra公司,該公司的低功耗技術是一個強項,能夠針對多電壓布局布線做出最好的實現。
根據統計,驗證的工作占整個開發流程的三分之二。針對此點,Mentor有一系列的工具來解決復雜度與日俱增的驗證問題,從一個系統級設計的建模與驗證,在此平臺上,設計者可以進行軟硬件功能劃分,結構性功能分析,然后再將每單一模塊,通過C綜合的方式產生RTL級代碼,再經由軟硬件系統驗證的方式加以驗證。此時,通過操作系統,可以具體地驗證整個嵌入式系統,然后再利用Mentor的FPGA和PCB的工具,做出原型板,調試整個系統。
EDNChina:各EDA公司都有自己的特色產品,但Mentor卻有其它公司所沒有的一個特殊產品,這就是實時操作系統Nucleus。Mentor對Nucleus的定位是怎樣的?
張維德:根據我們的調查,在一個典型的SoC設計中,軟件跟硬件工程師的比例約為3:1。因此,Mentor的做法是不僅提供相對應的IP,而且要幫助客戶利用Nucleus等工具將IP整合到系統中。除此以外,Mentor也提供一個針對手機的平臺InflexionPlatform,包括驅動和軟件代碼,客戶可以在此架構中用Mentor提供的API去定制手機接口,借此驗證整個系統,實現差異化設計。Mentor也提供一個虛擬平臺,設計者可以在實體驗證前(FPGA),在一個以軟硬件協同驗證的環境里,經由boot整個操作系統,去驗證整個設計。最后再經由Nucleus所提供的開發系統去進行實體驗證。
Nucleus會跟Mentor其它產品做更緊密的結合,其中包括軟硬件協同驗證環境、虛擬平臺的驗證、IP的整合以及驅動軟件的提供、硬件原型板的調試(ICE)、多核的調試、軟件效能的評估。例如,Nucleus與Volcano在汽車電子產品當中用得就非常好。
EDNChina:Mentor對自己在中國市場的前景有什么規劃?
張維德:很多國際大公司都把設計等方面的工作轉移到中國,而這些流程正好是Mentor的強項。中國的發展會是Mentor全球發展戰略中,最快也是最重要的一環,Mentor不但在技術上做好了準備,在售后服務方面,Mentor也得到了用戶的贊譽和認可。為了加速技術的轉移,我們翻譯出版了很多技術資料和書籍,并與很多大學開展了教育訓練計劃、針對性的產品推廣計劃,在DFM、驗證技術和整車設計上將繼續保持領先,加上跨越式(leapfrog)的布局布線工具,Mentor在中國市場的成長是可以預期的。Mentor也會為中國企業提供長期有力的支持,幫助這些企業實現產品和技術上的不斷創新。
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