一般認為IC設計需要充裕的時間與創新的技術。實際上,IC設計不容許有太多時間,技術也跟進步沒太大關係,最後都是市場決定一切。

IC設計業能不能經得起市場的大風吹,現在正是關鍵時刻。
IC設計業能不能經得起市場的大風吹,現在正是關鍵時刻。

3月於美國加州Monterey所舉辦的電子高峰會(Electronics Summit 2007)上,IC設計業者依舊不約而同大聲疾呼趕緊找出縮短上市時程(Time To Market)的解決方案。市場競爭實在太激烈了,令人喘不過氣的壓力完全反映在統計資料裡。2006年全球前10大OEM廠商採購全球1/3、總價840億美元的晶片,多數是產品週期只有6個月的手機、消費性電子與無線通信應用裝置;其中1/5才能如願上市,而上市產品中僅有1/10有機會突破百萬銷售量。

大環境急速地汰舊換新晶片產品,使得IC設計的上市時程也越來越緊迫,但57%的晶片設計在首次投片時卻是失敗的。IC設計業者經不起晶片研發無效退出市場的成本虛耗,如何降低NRE(Non-Recurring Engineering)便成為鞏固利基的重要關鍵。此外行動數位多媒體產品講究輕薄短小,晶片設計要滿足市場開放、兼容和快速的需求,因此微細化設計的複雜度大大提高,動輒數百萬美元線路設計與光罩的成本倍增,TAT(Turn Around Time)也要跟著壓縮,如此才能確保晶片設計與投片過程一次成功。

為縮短上市時程,IC設計業者壓力沈重,挑戰也日益艱難。設計業者若一直外購高價成套的EDA或IP,不僅讓成本雪上加霜,設計互通性和開放度也不夠;若租用EDA則條件不足緩不濟急,且有洩漏IP的風險。因此,革新EDA工具以及擴充IP資料庫,迫在眉睫。市場壓力讓革新EDA的呼聲越來越強烈,因為5年來EDA產業的成長趨緩,已跟不上半導體產業快速適應市場的腳步。

為分散風險因應市場變遷,以往半導體產業IC設計、EDA、量產製程等領域專業分工的型態已經改變,彼此間正在相互大風吹搞平行整合。IC設計業者向晶圓代工廠直接購買EDA、尋求第三方廠商的IP資源、晶圓廠垂直整合IC設計、EDA廠商跨足IP領域等等現象,都是為了縮短TAT與NRE以降低成本。但這些措施只有少數資本雄厚的整合性IC設計大廠才有辦法,新創或小型的IC設計業者,往往在被併購、退出市場或是倚賴私募基金周轉應付的漩渦中力求生存。

市場因素更明顯地影響奈米世代的IC設計技術。現在不是電晶體夠不夠的問題,而是IC設計的微細化趨勢,迫使業者必須提升傳輸訊號、降低漏電流與功耗、以及強化設計可編程性的功能,才能滿足市場對於IC設計開放、兼容與快速的技術要求。此外,IC設計系統也必須要有精確的架構定義,才能降低平行驗證除錯失誤的風險,以符合內嵌式與多核心處理器的軟硬體協同設計趨勢。ESL(Electronic System Level)或是可程式化邏輯設計PLD(Programmable Logic Device)的應用逐漸風行草偃,其來有自。

這也是為什麼現場可編程閘極陣列FPGA(Field Programmable Gate Array)能重新獲得IC設計業者關愛的眼神。拜奈米微細製程技術所賜,相同面積中的電晶體倍增,間接也讓FPGA條件成熟,具備更多電路資源發揮可程式化與系統升級的特性。進入65奈米的FPGA的優勢,在於可以編程、除錯、再編程和重複操作;亦可在遠端重新編寫程式、利用網路將程式碼載入韌體;晶片元件能由設計者自行設定,或由第三方廠商在設計階段決定應用方式;在FPGA內使用的整合IP平台,不需重新設計光罩。

雖然如此,FPGA還是有大部分面積浪費在線路信號傳遞、電路密度寬鬆導致執行效率低、漏電流與靜態功耗高與架構無法複雜化等問題。但由於FPGA能夠縮短IC設計的TAT流程,設計靈活彈性亦勝過ASIC,不僅能降低NRE成本,以現成IC再利用嵌入式軟體進行差異化的晶片設計方式,更能配合消費性電子跨國大廠用中低階產品擴張新興市場、從中降低風險的設計需求與行銷策略。所以,FPGA的後勢將仍持續看漲。

若純粹究技術本身,FPGA到底不如ASIC,但上市時程不縮短,IC設計業者必定喪失獲利機會。縮短上市時程並降低NRE,像是IC設計業者頭上的緊箍咒;IC設計技術的優劣與否,已經全面深刻地受到市場的制約決定。也因此從思維與技術角度來看,IC設計業越來越像代工產業,何種技術具有治標或是治本的療效,或許對於IC設計業來說,已不再那麼重要了。因為,生存才是市場競爭下唯一的答案。