IC設(shè)計(jì)發(fā)展趨勢分析：高集成、模塊化、同質(zhì)化

從1958年第一顆集成電路發(fā)明到現(xiàn)在，IC已經(jīng)走過了50多年的歷史，隨著半導(dǎo)體工藝的技術(shù)的飛速發(fā)展，在一顆集成電路上集成數(shù)十億個(gè)晶體管已經(jīng)不是難事，對于設(shè)計(jì)師來說，難的是如何讓自己的IC差異化，能給系統(tǒng)廠商帶來更多的好處，這里，結(jié)合領(lǐng)先半導(dǎo)體廠商的做法，總結(jié)三個(gè)IC設(shè)計(jì)差異化的趨勢。

1、高集成

由于IC封裝的變化要遠(yuǎn)遠(yuǎn)慢于IC技術(shù)的發(fā)展，所以，隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，很多廠商選擇用高集成來實(shí)現(xiàn)差異化，這方面領(lǐng)軍的企業(yè)有TI、高通、博通、MTK等等，要實(shí)現(xiàn)高集成，一個(gè)關(guān)鍵條件是公司必須有大量的IP儲備，并有成熟的經(jīng)驗(yàn)積累，這樣，通過高集成讓自己的產(chǎn)品在尺寸、功耗以及成本上領(lǐng)先對手，然后通過封裝形成差異化，例如，TI最近就推出了五合一的WiLink™ 8.0 產(chǎn)品系列，用45nm單芯片解決方案集成了五種不同的無線電，把 Wi-Fi®、GNSS、NFC、藍(lán)牙 （Bluetooth®） 以及 FM 收發(fā)集成在一顆芯片上，WiLink 8.0 架構(gòu)支持這些技術(shù)的各種組合，可幫助定制解決方案充分滿足所有移動市場的獨(dú)特需求與價(jià)格點(diǎn)要求。每款不同的芯片不但采用可直接安裝在 PCB 上的緊湊型 WSP 封裝，而且還整合了所有所需的 RF 前端、完整的電源管理系統(tǒng)以及綜合而全面的共存機(jī)制。在系統(tǒng)層面，與傳統(tǒng)多芯片產(chǎn)品相比，該五合一 WiLink 8.0 芯片可將成本降 60%，尺寸縮小 45%，功耗降低 30%。

博通也是高集成的能手，例如其新推出的BCM53600系列是目前全球集成度最高的1G EPON單芯片系統(tǒng)（SoC），將交換器、PHY、CPU、EPON MAC、話音DSP這5種器件的功能集成到單個(gè)器件中，還包括軟件開發(fā)工具包（SDK），極大地降低了系統(tǒng)成本和功耗。

還有的廠商如NXP等，通過給MCU集成更多接口來實(shí)現(xiàn)了差異化，在ARM內(nèi)核MCU中也形成了自己的差異化特色，也是不多的選選擇，不過玩高集成是有一定門檻的，一個(gè)是要有大量的成熟IP、另外要有自己的專利技術(shù)，并且這類產(chǎn)品的覆蓋用戶群比較大，這種模式適合大型的IC設(shè)計(jì)公司玩。

2、芯片模塊化

隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，IC的尺寸越來越小，有些廠商選擇用模塊化來實(shí)現(xiàn)差異化，例如村田，把自己的優(yōu)勢的MLCC技術(shù)與無線技術(shù)結(jié)合，推出了體積超小的藍(lán)牙wifi模塊，這些模塊被蘋果手機(jī)采用。另外，針對，目前醫(yī)療電子便攜化的趨勢，村田也推出了針對醫(yī)療電子數(shù)據(jù)傳輸?shù)腂LE（低功耗藍(lán)牙）模塊和提升生活品質(zhì)的負(fù)離子發(fā)生器模塊，該負(fù)離子發(fā)生器結(jié)構(gòu)緊湊高效，是業(yè)內(nèi)離子發(fā)生量最大的一款產(chǎn)品，為了使產(chǎn)品更模塊化，更容易的嵌入到設(shè)備中，村田把離子發(fā)生器與驅(qū)動電源連接到了一起。

                  圖1 負(fù)離子發(fā)生器工作演示

在2012年慕尼黑上海電子展上，村田公司將現(xiàn)場展示這一產(chǎn)品，屆時(shí)，參觀者可以親眼目睹其效果。

芯片模塊化的另個(gè)例子是電源模塊，Vicor公司的電源模塊就是利用其旗下Picor公司的電源管理IC提升了電源模塊的競爭優(yōu)勢，Picor近日推出了具備智能功能熱插拔/電路斷路器控制器Cool Switch，這個(gè)產(chǎn)品通過模擬具體使用MOSFET的瞬態(tài)熱性能來保護(hù)MOSFET，來作相應(yīng)的控制、啟動和熱循環(huán)， 以確保在任何負(fù)載條件下的安全操作限制，這個(gè)創(chuàng)新的保護(hù)方案在2012年慕尼黑上海電子展上也會展出，屆時(shí)可以了解詳細(xì)信息。

以上芯片模塊化例子給我們的啟發(fā)是，IC廠商是不是可以考慮通過模塊化的方式來給系統(tǒng)廠商提供更多的價(jià)值呢？

3、用定制芯片應(yīng)對“軟件差異化”的同質(zhì)化

中國有語成語叫“矯枉過正”，用它形容目前電子業(yè)界對軟件差異化價(jià)值的追捧最為恰當(dāng)---從最早注重硬件設(shè)計(jì)到現(xiàn)在大幅地向軟件傾斜每個(gè)公司都大談自己的軟件工程師的比例來看，對軟件的差異化有點(diǎn)傾斜過度了，這又造成了“軟件差異化”的同質(zhì)化---很多公司對軟件差異化的理解僅限于UI的重新設(shè)計(jì)、通過軟件去實(shí)現(xiàn)大量功能等，這一方面增大了軟件工程師的工作量，另一方面也給主控硬件造成負(fù)擔(dān)，反而影響了某些用戶體驗(yàn)。那么，如何實(shí)現(xiàn)差異化設(shè)計(jì)？如何平衡軟硬件的功能？

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業(yè)內(nèi)人士的看法是用定制芯片把系統(tǒng)廠商的一些關(guān)鍵IP放入到單芯片中，這樣，既幫助系統(tǒng)廠商解決了軟件工作量也形成了差異化，例如LSI的Axxia通信處理器，系統(tǒng)廠商就可以實(shí)現(xiàn)非常自由的定制。例如在下面的AXM2502處理器中，LSI利用虛擬管道技術(shù)，可以在芯片中任意增加系統(tǒng)廠商需要的功能以及接口，實(shí)現(xiàn)了極大的靈活性和差異化。

            圖2 AXM2502處理器