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矢志成為IC設計界的建築師
專訪擷發科技總經理楊健盟

【作者: 籃貫銘】   2019年10月03日 星期四

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有句俗話「萬丈高樓平地起」,講得是再偉大的工程都要從基本做起,是段勵志的話。但這句話也適用在IC設計上,說再龐大複雜的電路設計,也要從最根本的架構來發想,而且一旦架構錯了,後面再怎麼補,也難竟全功。這就好比高樓不能建在沙地裡,更不能築在淺薄崎嶇的地基上。



圖一 : 擷發科技的微IP商城(IP mall),允許每個人上傳自己開發的IP進行銷售。(攝影/籃貫銘)
圖一 : 擷發科技的微IP商城(IP mall),允許每個人上傳自己開發的IP進行銷售。(攝影/籃貫銘)

而這個電子系統架構的重要性,就是擷發科技(Micro-IP)的核心商業模式。他們透過自行研發且獨步全球的電子系統層級(ESL)設計平台,能為晶片設計業者帶來更強大的晶片效能,同時實踐更佳的經濟效益。


只不過這個商業模式並不是來的如此理所當然,它是由一個心願、一個抱負、以及一個認為工程師應該要有更好的出路的志氣,所蘊化而成。


創業 為父親爭一口氣

談到當初創業的過程,擷發科技總經理楊健盟透露,其實是想替父親爭一口氣。他表示,父親曾是鴻海集團董事長郭台銘的首任特助,當時幾乎每天都早出晚歸的為工作奔波,而他也因此經常見不到父親。


儘管付出了大量的時間與心力,並為鴻海奠定下了影響至深的品管規範。但楊健盟的父親最後也只能屆齡退休,揮袖與當初的種種功業道別。而這件事對他影響很大,並讓他埋下了要為父親建立屬於自己事業的心願。



圖二 : 紅玉ESL設計流程示意圖。(製圖CTIMES,來源:擷發科技)
圖二 : 紅玉ESL設計流程示意圖。(製圖CTIMES,來源:擷發科技)

而在2008年金融危機的時期,許多的企業都面臨了空前的經濟危機,紛紛進行裁員和減薪,半導體業也同樣如此。當時楊建盟的許多從事晶片設計的同學朋友,也只能落得被資遣的窘境。而他也意識到即便再努力,自己最多也只能是一個硬體部門的主管,更讓決心放手一搏,走向創業之路。


「我想應該是要走出舒適圈,尋找自己的人生舞台;同時也要一圓父親成為上市公司董事長的夢。」楊健盟說。


由於自己是學IC設計起家,因此楊健盟就從晶片設計產業裡思索如何成功之道。他考慮到晶片設計公司所需的資本極高,而且同業間的競爭非常激烈,最好的機會就是投入IP的市場,因此他創立了非常獨特的微IP商城(IP mall)商業模式。


他指出,微IP商城的概念就是要讓每個IC設計者都能發揮所長,無論是現職工程師、退休人員、還是學生或教授,每個人都以把自己開發的IP放到平台上,供有需要的人進行下載和導入。


微IP商城 晶片設計的APP市集

「就好像是APP Market」楊健盟比喻。


不過,IC設計的產業風貌並不同於一般的手機APP市場,半導體產業的工程師經常處於很大的工作壓力,而且較為封閉,因此相關從業人員並無多餘心思能夠開發IP來放到平台上。所以初期楊健盟就請幾個朋友將把幾個獨特的設計放到平台上,藉此吸引其他的用戶投入。


有了新IP的注入,平台也就逐漸運轉了起來,剛開始人們還有些疑慮,但隨著幾家IC設計公司在此取得了一些成果後,願意嘗試和投入的用戶也就多了起來,而IP的數量也開始慢慢的增加。


在取得初步成果後,擷發科技也將業務觸角跨足到IC設計公司上,特別是中小型的業者,他們勸說這些業者把旗下的IP放到平台上,或者將一個大的晶片設計拆成各別的IP來銷售。同時他們也鼓勵大型的晶片設計公司,把已經逐漸淘汰的IP釋出,讓過去投入的心力可以再產生價值。


「目前平台上的IP大約有100個,數量上來說仍是太少,但內容都是非常獨特的。」楊健盟說。


由於熟稔晶片IP的事務,再加上對於整體半導體設計與製造產業鏈的充分了解,間接賦予了擷發科技具備晶片與系統外包服務的能力,他們能協助旗下會員進行設計分析和尋找IP的業務,甚至連晶片製造端的事務都能給予協助。


楊健盟表示,他們先對會員委託的設計進行分析,並他們尋找適合的IP,若旗下平台內有,就可以直接使用;若沒有,則會代為尋找具有相關IP解決方案的公司,若有投片的需要也能協助。


而不同於一般IC設計服務公司,擷發科技能夠承接對IC設計流程完全不懂的客戶,且隨著物聯網這類跨領域應用趨勢的蓬勃發展,這類型的客戶與案件將會越來越多。


透過替客戶分析設計的過程中,擷發科技卻因此找到真正屬於自己的獨特市場定位。他們發現,多數的開發項目都缺乏電子系統層級的設計思考,因此無論是後續的生產製造成本,或是晶片本身的運行效能,都存在很大改進空間,然而這必須從非常前端的晶片架構設計著手,而這正好是台灣晶片設計的一大弱項。


殺手級服務 紅玉ESL自動分析平台

楊健盟指出,歐美大廠的IC設計都是先從架構下手,具備很扎實的設計基礎,故在實際運行的效能和電耗方面,都優於其他競爭對手。反觀台灣,則多是拿國外的架構來套用,再做後續的添加和修改,所以在運行性能上往往不如國外大廠。


「ITRS研究指出,晶片80%的功耗在架構上就決定了,後續軟體優化能補足的程度,其實非常有限。」


由於晶片的架構設計非常不易著手,而且養成一個架構師至少需要8年的時間,因此全球有能力可從事晶片架構開發的工程師數量十分有限。「全球的架構師大概只有200多人。」楊健盟說。


為了協助客戶突破晶片架構上的瓶頸,楊健盟網羅了全球首屈一指的架構師蘇培陞博士,他是IEEE ESL標準制定委員,也是前創意電子的電子系統層級設計經理。在他的帶領下,擷發科技開發出了一套獨步全球的ESL設計流程,能為客戶解決架構設計的難題,其中最關鍵的一個技術,就是取名為「紅玉」的自動架構軟體。


「紅玉」取自宋朝抗金巾幗英雄梁紅玉,它是一個ESL自動電子系統合成工具,更能自動探索最佳化架構,提供系統架構設計服務。


楊健盟表示,紅玉可針對客戶所需的性能、功耗和成本來進行架構生成,它可依據客戶的目標市場來提供最適化的架構。而經過分析所生成的架構,客戶就能進行後續的晶片藍圖設計,若企業內有人員可以自主開發,就能接手設計,若內部無工程人員,則擷發也可以將之發包給平台內的全球會員代為操刀。



圖三 : 楊健盟期許擷發科技能成為IC設計領域的建築師事務所。(攝影/籃貫銘)
圖三 : 楊健盟期許擷發科技能成為IC設計領域的建築師事務所。(攝影/籃貫銘)

楊健盟分享了幾個實際的客戶案例。一個客戶想要開發比特幣挖礦機,希望設定功耗在2000W以內,而經過紅玉分析之後,斷定最低只能在2100W。該客戶思考一番之後,決定還是進行設計生產,主要的原因就是已預先得知整體的系統成本,並透過搭配其它的整體調整,仍可以達成獲利的目標。


另一個案例則是網通晶片的設計。客戶要求要滿足基站鋪設後長達10年的期中軟體升級延壽需求,希望CPU的算力需保留50%,原本的設計在每個基頻上使用兩個ARM Cortex A11,內置SRAM之外,還另掛兩顆SRAM,並設計成兩顆晶片,分成前後兩級,以管道(pipeline)方式將效能加倍。


但擷發科技使用紅玉運算出最佳架構,只需一顆ARM Cortex A11,就能滿足保留50%算力的需求,且實際使用的算力為46.9%。此外,只需Cortex A11內含 SRAM就能滿足程式碼和資料記憶體需求,因此只需一顆晶片即可。總共替客戶節省了一顆CPU的權利金,一顆晶片的NRE,及兩顆SRAM的權利金,同時也縮小了晶片的面積。


這兩個實際案例充分顯示了紅玉在晶片設計端所能帶來的效益,尤其是在規劃成本與算力上。


立志做為晶片設計領域的建築師

此外,紅玉也能運用在驗證階段,因此也吸引了EDA工具大廠Candence上門,並提出希望與擷發科技進行合作,要把擷發的方案運用在他們的驗證工具裡。


楊健盟更透露,目前正有一家全球前十大的晶片設計公司在與擷發合作開發專案,預計明年就可以推出上市,屆時擷發在電子系統層級分析的能力就會被全世界看見。


問及是否已經替父親實現了心願,楊健盟笑著說,「擷發在2018年已實現獲利,若一切順利,預計在2024年就可以上市。初步會先在美國與中國推出。」


至於於企業發展的目標,楊健盟說,「我們期許自己,能成為IC設計領域的建築師事務所,為晶片設計帶來最佳的架構。」


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