从IC到嵌入式系统

　　Mentor：不仅EDA，更提出嵌入式软件自动化(ESA)

　　Mentor Graphics公司最近有了新定位，不再是EDA厂商的代表了，而是EDA和嵌入式软件厂商。

　　在9月2日北京举行的Mentor年度大会——EDA Tech Forum2010上，该公司董事长兼CEO Wally Rhines从IC设计业的状况开始分析，带我们一步步发现ESA的价值。

IC设计业的未来

　　预计IC业将有10倍设计增长需求，8年后的2018年，一块芯片中将有400亿晶体管;12年后的2022年，一块芯片中将有1000亿个晶体管(图1)。这1000亿不涉及存储器(存储器现已达到1000亿晶体管规模)，主要指逻辑+存储等。

　　摩尔定律能否带我们达到1000亿晶体管目标?业界普遍认为不太可能，仅减小晶体管制造的特征尺寸已经不够了。我们必须要采用其他办法，例如多层(2D)封装、3D封装等。如图2所示摩尔定律的时代演变，是在同样功能时将成本递减的主要来源。半导体业与其他工业不同，从数量来看，半导体工业是持续增长的一个行业，每年晶体管数量增49%，芯片数量增13%，但每个晶体管成本年降低35%左右。预计即使在摩尔定律过时多日之后，即超越摩尔时代，每年的晶体管数量仍将持续递增，芯片每项功能的成本仍将持续降低。

　　近年来，半导体企业改组(重组、分化)现象也频繁，可见半导体业的演变十分剧烈，但实际上大企业在整个半导体业的市占率没有变得更高，而是越来越低，即大公司变小了(表1)。如果观察5年前、10年前、20年前、30年来第一名和前十大、二十大在整个半导体行业的比重，会发现这样的趋势，而且多年前的前十大有的已不是现在的前10名，一些企业甚至已消失了。

　　对中小企业而言，由于上亿门设计不是每家设计公司可以负担得起的。所以50%初创公司做数模混合或射频及纯粹的模拟IC等，因为投资小，需要专门的技巧，只要找到模拟秘诀就可以做。而大型企业往往做复杂的大规模设计。

　ESA(嵌入式软件自动化)将向EDA工具一样普及

　　那我们如何设计400亿晶体管的芯片?好消息是尽管很难，但设计师门一直采用革命性的设计方法，从1988年开始EDA(电子设计自动化)设计工具(图3)，到现在已经发生了巨大的技术变革。当前，400亿晶体管IC所需要的EDA工具可能已经存在了，但我们不能依靠目前的设计工具来设计1000亿只晶体管。下一步，我们要靠四个方面的创新：系统级设计、功能验证、物理设计与验证、嵌入式软件。

　　按照目前的设计模式，SoC设计成本预计在三年内超过1亿美元。但嵌入式软件也很重要(图4)，因为预计设计成本仍在持续增长，其中大多数是用于软件。今天超过一半的芯片设计团队中一半是软件工程师。因此Mentor Graphics预测就像1980、1990年代做EDA(电子设计自动化)工具一样，嵌入式软件自动化(ESA)将会得到大力发展。ESA将使嵌入式系统软件开发和验证自动化，就像EDA工具做IC设计一样。其实，复杂IC今天需要系统软件的支持，例如台湾联发科技和展讯不仅提供芯片，连软件也一并提供，说明了ESA的重要性。

　　Mentor Graphics公司认为ESA主要有三个方向：⒈增加设计复用，例如Mentor现在已经有工具来允许你用标准的嵌入式软件，更快速地做嵌入式设计应用;⒉生态环境和平台，开发平台像AutoSAR、Executable UML(xtUML)，Matlab可用于软件开发;⒊开放标准，像Linux和Android等，这些开放源码为下一代产品作贡献。