一年一度的飛思卡爾技術論壇(Freescale Technology Forum;FTF)日前於中國深圳圓滿落幕。此次論壇主軸以Design Intelligence為核心,在汽車電子、工業控制、無線通訊、消費電子、網路傳輸五大領域推出並發表多項技術內容成果。這次展會一定程度地代表半導體整合製造大廠在市場、技術和應用具體而微的發展輪廓,值得分析關注。

FTF深圳會場一隅。(Source:HDC) BigPic:600x465
FTF深圳會場一隅。(Source:HDC) BigPic:600x465

從全球佈局來看,半導體產業重心逐漸往亞太地區移動,亞太地區是全球半導體市場成長最快速的地區,預估2006年到2010年的年複合成長率將達到10.1%,其中中國9.5%,印度則為8%。加上亞太地區消費能力不容小覷的中間階層正在高速成長,其中渴望新科技應用的年輕新興消費族群將佔大多數,半導體大廠正高度寄望期待這塊潛力無窮的龐大市場能帶動產業發展。

FTF深入淺出地接櫫了未來半導體產業的發展輪廓:以往高速成長的態勢已經趨緩,無所不在的聯網環境以及消費電子領域,已成為半導體產業成長的主要驅動力;系統級設計重要性越來越高,卻也越來越複雜;遵照差異化設計比摩爾定律更能提高處理器效能。最重要的是,半導體電子產業必須順應節能與降低系統設計功耗的革新潮流,才能具備永續經營的市場競爭力。

基本上,Freescale不僅在45奈米製程技術已準備就緒,並且與IBM和通用平台(Common Platform)技術合作夥伴特許半導體(Chartered Semiconductor),在32奈米半導體製程及封裝技術上達成協議,合作開發以圖形處理LSI為主的Bulk CMOS製程,以及絕緣層上覆矽SOI(Silicon on Insulator SOI)技術,並導入高介電high-k閘極技術、應變矽(Strained-Si)技術、AirGap等low-k技術以及第2代濕浸曝光技術等。

不過Freescale 的CEO Michel Mayer以及高階副總裁兼CTO Lisa T. Su博士均不諱言,全球半導體產業即將邁入大規模重組階段,半導體市場中看似有許多競爭者,未來卻不會有太多的公司依然存在。晶片價格的激烈競爭以及昂貴的研發成本,使得晶片廠商的利潤受到挑戰。

所以在整合製造晶片初期,半導體整合製造大廠必須從系統設計角度,具體瞭解韌體與介面周邊的系統架構,將市場需求與系統設計整合於晶片製程當中,以滿足客戶的系統級需求(System Level Requirements),藉此降低整體成本、尺寸、功耗,提高效能、改善設計品質、縮短開發費用、並加速上市時程(Time to Market)。

是故,FTF對於未來貫穿所有應用電子領域技術的立場,認為重點在於整合多核心處理器、無線通訊以及網路連結解決方案的嵌入式控制系統設計架構。結合MCU/MPU、感測器及類比控制器的嵌入式控制系統,將會超越目前以PC或是消費電子產品驅動半導體產業的現況。嵌入式控制系統結合無所不在的網路通訊解決方案,取代孤立的機電系統,成為下一世代半導體產業的主要發展重點。高效能連結(The Net Effect)、朝向綠色環保(Going Green)、擴展銀髮生活應用(Silver Living)這三大領域,則會是半導體晶片解決方案的主要發展項目。

深入來看,未來嵌入式處理器、數位訊號處理器(DSPs)、多核心平台的網路處理器和多媒體應用處理器的晶片產品,應用領域將會越來越廣。特別是在工業控制部分,分散式的智慧系統、即時的連結機制、車體自動化電子控制、聲控和面部辨識、以及無線機械連結控制等,會是未來半導體產業脫胎換骨的重要發展領域。

提高多核心處理器效能,自然是嵌入式控制系統架構的核心關鍵,在強調高速密集運算的應用環境,多核心架構勢必成為主流。為因應22奈米以下製程能否按照摩爾定律發展的不確定性,讓多核心處理器平均發揮最佳效能,也是半導體整合製造產業另闢蹊徑的良方。成熟的多核心系統設計發展環境,必須搭配軟體架構、除錯診斷分析骨架和混合驗證的虛擬量測環境。多核心處理器應用的複雜度與彈性化的設計架構,使得可擴充性結合軟體為基礎的功能變得非常重要。目前在技術上所要面臨的挑戰,便是如何簡化數百萬條程式碼在可編程以及除錯的複雜過程,並且以既有的內核為主軸,順應多元整合的多核心處理器架構,才能確保熟悉的設計經驗得以延續。

FTF宣示以整合多核心處理器、無線通訊以及網路連結解決方案的嵌入式控制系統設計架構,作為半導體產業永續發展的最佳方案,輪廓業已成形。未來發展究竟如何,且讓我們拭目以待。