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1.10 芯片设计的未来发展趋势

芯片设计的全自动化正在不断向前推进中。模拟设计目前接近纯手工状态,很多参数选型需要工程师自己仿真或计算,版图也需要手工绘制。未来的EDA工具可能只需工程师输入要求,它会使用AI技术找到设计中的最佳参数搭配,从而简化仿真设计流程,版图也将像数字一样支持自动绘制。数字设计虽然已在布局布线上实现了基本自动化,但对于时序或功耗不收敛的情况,仍然需要人工进行修正,电路综合过程也有很多选项开关和参数需要人为选择,而选择了不同的策略会影响芯片的最终面积、时序和功耗。设计自动化最终的效果是综合、布局布线的全自动化,无须人为选择,通过计算机AI辅助,自动找到最优解,从RTL到最终版图,中间的转换不会存在转换错误,因而也不再需要形式验证。EDA工具会进一步IDE化,即所有工具集成在一个软件内,类似FPGA开发工具那样,支持按顺序自动完成全过程,中间不需要人为干预和修改。前端设计流程也会有新的改进,例如MATLAB一直在倡导的,通过更为简单的语言描述,直接生成RTL代码。目前,设计师仍然要亲自想办法解决除法、矩阵处理等底层问题,而新的描述语言将更为高级,所有底层设计功能都将由综合器提供,设计者可以将注意力集中在架构和上层应用功能上。

芯片设计的商业模式一直呈现出两个不同的趋向,一个是统一集中设计,另一个是个性化设计。

倡导统一集中设计的是各大EDA厂商,以及大型IP设计公司,例如ARM。实际上,EDA厂商也是大型IP供应商。在过去,不同的企业如果想要研发芯片,则会各自招聘设计和验证团队,各自独立完成设计。芯片工程师不是在搞技术创新,而是在不断地重新发明“轮子”。这样不仅拖延了产品开发时间,增加了成本,设计质量也良莠不齐。IP厂商倡导的理念是由技术实力强大的大型IP厂商提供公共IP,客户如有定制芯片的需求,可向IP厂商提出。IP厂商根据这些需求,使用自动化软件进行配置,自动生成芯片设计,甚至多个CPU核的复杂设计都可以在配置好参数后一键生成。它们所提供的IP或方案都是通过充分验证的,客户可直接使用,不必经历设计和验证过程。这种思路类似于让企业直接购买芯片,只不过支持了个性化定制需求。如此发展下去,必将消灭所有的中小芯片公司,推动IP提供商实现市场垄断,最终,芯片服务的定价权将会完全掌握在他们手中。

个性化设计强调产品的个性,即使是最常用的模块,例如串口打印用到的UART或I 2 C接口,也都会有客户提出不同的设计要求。统一集中式的设计,虽然也是一种厂商定制化,但由于研发成本的问题,不可能在各个细节都支持定制,而产品生产商的需求是无穷无尽的,想法也是多种多样的,他们可能更欢迎在许多细节上能够定制。这种个性化有好的方面,就是增加了产品的多样性,扩展了用户的选择范围,但也有明显的缺点,即无法模块化和IP化。在许多芯片公司里,曾经有过IP化部门,即所谓平台部门,将过去分散的需求统一整理,设计出符合大众需求的IP,供整个公司使用。这样做减少了整个公司的研发投入,维护成本也大大降低了,但是,由于对细节个性化的过度追求,使统一的IP又不得不拆分成若干个性化版本,以满足不同产品的不同需求。最终,这样的部门不得不撤销,因为各分支版本差别越来越大,已经难以统一维护了。作为设计者和产品规划者,必须仔细考虑究竟什么才是用户认可的特色,什么只是用户不会买账的一厢情愿。其实市场竞争,就是各个厂商预测市场需求的过程,猜对者生存,猜错者淘汰。 ae5jaPo98PMFqC1Jy1wXHdWd01jcR4k2As7xW7D2sKtiqhKN9DAyh4I2IB7WCQdb

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