ic设计发展及趋势课件.ppt

中国的SoC发展费浙平上海2011.4.241My Assumptionsn尽量避免谈及目前和历任服务公司n不谈国家对行业的政策n不评价具体公司和产品n以熟悉的SoC领域为主n希望帮助大家总体上对国内SoC的情况加深了解2主题：快！快！快n新技术应用的速度加快n“Time to market” 和 “time to volume”成为口头禅n对设计周期的压力？！05101520YearsDVDCellularPCVCRCable TVColor TVB&W TV产品达到第一个百万台销量的时间产品达到第一个百万台销量的时间1930’sPresentVCDiPad3技术推动力nIC 集成电路的发展q包括专用集成电路、存储器、模拟和功率IC等nSoC 的发展q嵌入式处理器和系统集成n嵌入式OS和软件的发展q与SoC的发展互为支撑，且日趋主导4有图有真相5有图有真相6中国的本土芯片产品及其行业状况nQ: 你在设计当中采用国产IC的比例有多少？n官方统计数据（2010）n中国芯片市场规模 ＝ $80B；约占全球市场的1/3n中国芯片设计公式中收入 ＝ RMB55b (≈ $8.2b)q一共大约460家芯片设计公司710多年构建产业链基本成型~200 customers going to market设计 Fabless制造 Foundry封装、测试系统和整机厂商当前的核心问题是：提高Fabless环节的综合能力（设计、市场、管理）； 提升国产（或叫国设？）IC在整机环节的竞争力！虽然 我们是一直在追赶、从未有超越；每个环节的供应链上还基本没有自主。

但是完整的产业链框架已经建立，有了起飞的基础条件供应链供应链供应链8国内芯片公司的热门市场应用n通用中低端模拟器件（功放、电源、射频 etc）n专用模拟芯片（图像传感、电视调制解调等）n多媒体芯片（音视频处理器）n应用处理器（平板、电纸书、学习机等）n机顶盒芯片n基带芯片（展讯等）n无线通信（GPS、BT等）n细分的行业应用处理器（安防、指纹等）客观地说，最大的应用市场还是来自于“Shanzhai”市场9大约以此时间次序出现国内的几个SoC浪潮n大唐微电子COMIP SoC平台 (CPU + DSP)nMP3芯片nMP4芯片n多媒体协处理器和应用处理器n机顶盒芯片n基带芯片n无线通信芯片（GPS、BT等）n高端应用处理器10Still a Good Memory in my MindMP3MP4The Karaoke Phone11一些主流的评论和意见n“一代拳王”之说n一个技术、人才积累和成熟的过程n市场认同国产芯片的过程n“山寨”市场的支撑12下一步的发展和挑战n于芯片设计业本身，我们大致有了一个从业者群体，可以基本胜任、跟踪并适应行业变化和技术发展趋势nFoundry将扮演更重要的角色nSoftware已经非常重要且将更加重要n希望能帮助大家更多了解芯片行业13设计流程中的关键点module NAND input A,B; output Z; if (A != B) Z = 1; else Z = 0; end if;end module;架构、算法、架构、算法、coding工艺工艺SiP14Foundry将扮演更重要角色n架构、算法和coding的重要性比较直观n工艺正成为芯片性能、功耗和成本的最大综合影响因素n而且从供应链管理角度来看，Foundry在关键时刻能决定小芯片公司的命运qWafer 价格和产能支持15工艺对性能和功耗的超级影响n180nm -> 130nm -> 90nm -> 65/55nm -> 40nmn工艺对芯片“领先度”的贡献在增加n工艺特征：(poly)线宽  晶体管尺寸VDD晶体管尺寸减小  电容减小  充放电量减小所需VDD 减小  阈值电压减小所需VDD 减小  充电电流减小更少的能量实现更快的逻辑翻转（更快、更省电）简单模型16理解芯片的成本结构n“硬”成本 ＝ Die + PackagenDie cost = Wafer price / good die amount先进工艺使得晶体管形状变小 单位面积能够集成更多电路 同样的芯片需要的die size更小Good die amount = πr2 * rate / die sizeNote：在硬成本上国内芯片公司其实处于劣势。

17工艺带来的挑战n需要改进设计方法学和工具q看起来这似乎不是太难；除了一个问题貌似还没有很好的经验来提供答案n功耗！！！n大问题是NRE成本的几何级上升正在某种程度上改变业态n使设计公司也走变得资金密集型，极大提高了中小规模公司和初创公司的难度n项目赢利所需的出货量更大；芯片公司规模向大型化靠拢18SoC without Software is just a Sandn大型SoC（特别是应用处理器）硬件特性趋于同质化n软件重要性 > 硬件n软件成为产品的本质特性n系统软件的挑战q系统大型化，如何坚持嵌入式系统的核心精髓：紧凑、高效、稳定q平行处理（多核多线程）下的高效编程q应用程序的跨平台兼容性19一个家庭网关设计案例 VideoDisplayTV DecodeWirelessxDSLmCVideoProcessingCoreBaseband SignalProcessorOFDMModemProcessor5-10K Lines of Microcode>100K Lines of App SW20-50K Lines of Protocol firmware5-10K Lines of Control Code250-500K Lines of firmwareOver 2M Lines of Application SW50-100K Lines of Protocol firmware250-300K Lines of DSP firmwareUp to 2M Lines of Network SW一共超过500万行代码，这是我3年前的数据。

20工程可以很大，问题可以很细n同一个平台上，提高处理器主频一定带来系统整体性能提高吗？ （e.g. memory access latency = 10ns）qA) CPU = 200MHz, memory access = 2 CPU cycle = 10nsqB) CPU = 250MHz, memory access = 3 CPU cycle = 12nsn函数的入口参数个数和次序是问题吗？q只前面一定数量的参数能放在寄存器而不是内存里面进行传递n程序和数据区的对齐有规则吗？qcache访问内存的行为机制是怎样的？底层的问题和优化空间很多，但是被日渐忽视21当“主频”成为标签和符号，这便是必然Current GenNext GenEfficiencyPerformanceCurrent GenNext GenEfficiencyPerformance多数情况下软件优化能够带来的性能和功耗优化比例，远大于硬件优化所能企及的程度当前状况理想状况22谁是功夫熊猫n芯片设计流程比较标准化了，国内也拥有了一个比较有经验的工程和中层经理人才库n系统架构师和关键软件高手之类的最核心人员成为稀缺n从工程师配置来看，多数芯片公司的软件工程师已经 >5x 硬件工程师23Good News?n行业需要优秀的系统架构师和软件高手n行业缺乏优秀的系统架构师和软件高手n但是请记住q这不是因为大家不知道这件事q而是因为这事比较难?24Summaryn这是一个好行业，这是一个坏行业28科技科技创新创新财富财富29费浙平费浙平 30。