IC設(shè)計差異化發(fā)展趨勢分析

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)十億個晶體管已經(jīng)不是難事，對于設(shè)計師來說，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IC設(shè)計差異化的趨勢。

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，要實現(xiàn)高集成，一個關(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，WiLink8.0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特需求與價格點要求。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WiLink8.0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1GEPON單芯片系統(tǒng)（SoC），將交換器、PHY、CPU、EPONMAC、話音DSP這5種器件的功能集成到單個器件中，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，參觀者可以親眼目睹其效果。

芯片模塊化的另個例子是電源模塊，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CoolSwitch，這個產(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)界對軟件差異化價值的追捧最為恰當(dāng)---從最早注重硬件設(shè)計到現(xiàn)在大幅地向軟件傾斜每個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、通過軟件去實現(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。那么，如何實現(xiàn)差異化設(shè)計？如何平衡軟硬件的功能？

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，實現(xiàn)了極大的靈活性和差異化。

圖2AXM2502處理器