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IP授权崛起 EDA深耕验证市场
整合接轨成关键

【作者: 姚嘉洋】2015年10月13日 星期二

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过往在晶片开发上,晶片业者为了能与其他竞争对手抗衡,甚至是超前,在自有技术与矽IP的开发上,一直都投入相当大的心力与资源,但制程不断向前推移,为了确保良率与因应晶片推出时程的压力,晶片业者无法兼顾自有IP的研发,所以ARM与Imagination等IP授权业者的趁势而起,多少也解决了晶片业者在自有IP研发上的困境。


但衍生的另一个问题在于,正因为系统单晶片内部IP有不少是透过IP授权业者取得,不论是在品质或稳定性,相对不易掌握,所以晶片开发后期的验证流程上,所花费的时间与成本就增加许多,其最终目的,还是希望在进入光罩程序后,能一次到位,避免不必要的开发成本出现。所以EDA三大业者在这几年的市场重心之一,都是放在验证流程上。


另一方面,除了与IP授权业者保持密切合作外,与主要的晶圆代工业者配合,也是必要的策略之一,只要能取得晶圆代工业者在制程上的认证,在晶片设计公司的眼中而言,对EDA业者们就是一种加分效果。所以广泛来看,IP授权、EDA与晶圆代工三方之间的紧密合作关系,在这几年可说是业界的常态。


验证只是概念无缝接轨的平台才是关键

谈到验证领域,Cadence亚太区系统解决方案架构师暨验证平台总监张永专说,其概念就是从输入讯号之后,来观察输出端的表现是否符合工程师的期待而已。不论是仿真(Emulation)、模拟(Simulation)或是原型建造(Prototyping)等,它们都是属于验证方法的一种而已,只是依其功能的不同,会给予使用者不同的图表似参考之用,以原型建造为例,它就是偏重后端软硬体整合的验证工具为​​主,所以严格来说,使用者不太可能使用同一套工具来满足所有验证需求。



图1 : 验证成了EDA业者近年来十分重视的市场,如何提供友善的环境与工具,成了大厂们所思考的重点。 (Source:明导国际)
图1 : 验证成了EDA业者近年来十分重视的市场,如何提供友善的环境与工具,成了大厂们所思考的重点。 (Source:明导国际)

明导国际亚太区技术总监李润华指出,不论是模拟、仿真或是原型建造等,就明导国际的立场,是希望提供单一平台(亦或是环境)给客户,举例来说,近年来,业界在验证流程已经开始出现统一协定:UVM (Universal Verification Methodology),三大EDA业者皆可以支援,但明导的工具可以协助客户在无需转换的情况下,就可以与UVM无缝接轨。反之新思科技的产品,在部分的格式不相容的情况下,就仍需要有格式转换的工作,而这样的情形也容易出现资料缺漏的情况。


呼应了李润华的看法,Cadence执行副总裁暨系统与验证事业群总经理黄小立博士似乎也颇为认同,黄小立博士认为,验证本身就是一个相对复杂的流程,各家业者都在开发不错的工具,问题是,彼此之间如何无缝连结,倘若无法连结,资讯沟通上就会产生一定程度的差距。另一方面,晶片验证用硬体仿真跟原型建造的方式来处理,就会产生不同的RTL(Register-Transfer Level),在不停地来回修正之下,只会造成更多不必要的BUG,即便采用对应的工具来进行验证,在生成RTL之后,在进行整合时,就是会有问题产生,所以解决RTL的整合问题,成了EDA业者们的共同考验,而Cadence早在几年前就已经着手处理相关课题,近期也看到其他的EDA业者们,在因应相同的课题。


所谓的验证只是一种概念,

它其实包含很多方法,像是模拟、仿真,

都是属于验证的方法之一,

而关键在于如何将这些工具有效加以整合?

张永专表示,就Cadence在验证方面的工具组,依其不同的设计流程,会提供对应的工具,一般来说,从最底层的IP验证,就需要先经过形式验证(Formal Verification)、模拟与加速/仿真( Acceleration/Emulation)等三道程序,其后是原型建造与软体验证等程序,但仅有这些流程的相关工具还不够,如黄小立博士与XXX所言,提供单一平台或是环境,将这些工具加以串联,有其必要性,所以Cadence有Indago与vManager等工具各自协助前述所提到的流程,扮演除错与管理之责。


软硬整合只求速度提升

李润华进一步谈到,软硬体共同验证,其处理的速度就要够快,考量硬体验证方案需要耗费大量电力与极占面积的情况下,明导在相关方案的作法,采用虚拟化的概念,与一线的IT业者相同,提供类似于伺服器的硬体机箱与模组化板卡,可以进行抽换,同时采用气冷式架构,在散热能力上能有较佳的表现,所以也能省下不少电费,对于晶片设计业者来说,营运成本也是相当重要的一环,在这方面,明导的表现算相当不错。同样的,在原型建造领域也是秉持软硬整合的概念,如新思科技可说是代表之一。


Design Rule确认 也是箇中关键

除了验证之外,先前已经提到,EDA工具若能取得晶圆代工业者的内部认证,对于EDA业者,有直接的加分作用。


李润华直言,不论是在哪个制程节点,明导国际的Calibre都是最早导入台积电的,在先进制程上,像是线宽线距的调整或是双重曝光等这类的问题,都必须用Design Rule (设计规则)来加以描绘,不过并不是每一代的制程节点都适用,只要Calibre工具完成验证,才能交由客户进行新一代制程产品的设计。所以严格来说,Design Rule的制定某种程度上可以视为该制程节点的标准程序,因此,即便是IP授权业者,也需要对应的Design Rule,如此一来,其IP方案才能顺利导入晶圆代工业者的先进制程,简言之,在先进制程的Design Rule尚未定案之前,IP方案是无法发挥作用的。也因此,即便是竞争对手的新思科技与Cadence的IP团队,都必须要与明导国际有适当地配合,才能与台积电的先进制程无缝接轨。



图2 : 引进先进制程后,若要让晶片良率有所提升,Design Rule与设计流程的重要性不言可喻。 (Source:www.wikiwand.com)
图2 : 引进先进制程后,若要让晶片良率有所提升,Design Rule与设计流程的重要性不言可喻。 (Source:www.wikiwand.com)

结论

可以确定的是,EDA三大业者努力耕耘验证领域,或多或少都已经明白,单一工具虽然有其重要性,但各种工具之间的整合与接轨也是极为重要的一环。另一方面,在IP导入晶圆代工业者的先进制程前,Design Rule亦有其举足轻重的地位,从这一点来看,即便是竞争关系的EDA业者们,也必须采取合作,以确保与晶圆代工业者之间的伙伴关系。未来在合作大于竞争已经成为唯一的生存法则的情况下,未来EDA市场的发展,值得继续留意。


刊头图片(Source:www.perceptionsoftware.com)


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