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90nm时代值得认真关注的结构化 ASIC

作者：Michael Santarini, EDN高级编辑 -- EDN电子设计技术

 

90nm芯片的成本令人吃惊，更不用提65nm了。用户在考虑下一代逻辑设计的结构时，应该仔细观察结构化ASIC的优劣之处。
　　要点
　　结构化 ASIC 市场尚未能产生巨额收入，但分析家称它是复杂、中等批量设计的最佳选择；
　　分析家表示，90 nm 硅工艺的成本以及 FPGA 的硬性极限将使结构化 ASIC 市场在 2008 年超过 10 亿美元大关；
　　生产一片 90 nm ASIC 要花费 3 000万至 5 000万美元；
　　结构化 ASIC 的 NRE 为 0 至 25 万美元，低至无工具成本，而周转周期为数天至数周，因而与传统 ASIC相比,  工程成本和整体成本较低；
　　就批量而言，FPGA 是 2 万片以下的正确选择，结构化 ASIC 则是 10 万至 3 00万片的正确选择。而传统 ASIC 仍然是大于 3 00万片的不二之选。
　　继四年前 ASIC 厂商为了抗衡 FPGA 厂商蚕食市场份额而推出第一款结构化 ASIC 器件后，结构化 ASIC 市场已经成为逻辑设计的一种普遍选择。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

分析家认为，结构化 ASIC 市场在今天是一种可行的业务，这个市场到 2008 年可能超过 10 亿美元。那时随着设计师增加 90 nm ASIC 设计的成本，最终会超出 FPGA 的极限。
　　分析家与结构化 ASIC 供应商们都在提出各种像样的理由，力陈至少应该在下一个 IC 设计项目中考虑采用结构化构造。但你要在评估 FPGA、结构化 ASIC 和单元基 ASIC时，要从技术和商业角度考虑多种因素。
　　各家公司都以中等批量、中等价格推出结构化 ASIC，这是快速周转、可重编程、但低批量 FPGA 与高价、大批量、设计困难的单元基ASIC之间的缝隙市场。
　　结构化器件与门阵列有类似之处。与门阵列相同的是，结构化ASIC的特点是可设计层数有限（通常1 ~ 6层），低的工具成本和NRE成本，周转时间从一天至数月。与门阵列一样，硅片供应商也要在预布线和预测试层时注意许多麻烦的物理设计效应。大多数器件已经预设计了时钟树。但结构化ASIC器件有更多数量的较大可设计门，而且比起门阵列来，有更多的片上内存。

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一个可行的市场？
　　结构化 ASIC 市场还没有看到用户广泛采用的迹象，也尚未达到许多支持者预测的 3 亿美元市场规模。Quicklogic 公司的CEO Tom hart 是 FPGA 支持者，他的看法更彻底：“结构化 ASIC 是 ASIC 业务的回光返照，”而 Actel公司 总裁兼 CEO John East 则称结构化 ASIC“具有与 ASIC 相同的缺陷，而这就是使 ASIC 在过去20年将市场丢给可编程器件的原因。”
　　然而，许多分析家不同意 Hart 和 East 对结构化 ASIC 市场的评价，他们认为 FPGA、结构化 ASIC 和单元基ASIC 各有独特的功能，都会在逻辑器件市场上占有自己的一席之地。
　　Semico 研究公司高级 ASIC 和 SoC（单片系统）分析师 Richard Wawrzyniak 说：“这不是谁能赢的问题。问题在于如何把特性与功能、功耗、面市时间以及成本最佳地结合起来，满足你的要求。”

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　　尽管结构化 ASIC 市场在 2004年 的收入只是介于 8600 万美元（iSuppli 数据）到 2.09 亿美元（In-Stat 数据）之间，没有达到以前预测的 3 亿美元，但分析家称该市场已经显露出上升的征兆（图 1）。
　　据研究公司 IBS 预测，到 2007 年时，所有 ASIC 中有三分之一将采用结构化 ASIC 构成。Gartner公司 的研究副总裁和首席半导体分析师 Bryan Lewis 也基本同意他的观点。
　　Lewis 说：“到 2008 年时，结构化 ASIC 将在设计中占约三分之一，但收入仍低于整体 ASIC 市场的 10%。对结构化 ASIC 来说，每个设计的典型收益约为 3 00万或 4 00万美元，而传统 ASIC的收益则基本为 5 00万或 6 00万美元。”
　　Lewis 认为，2004 年价值 1.04 亿美元的结构化阵列市场到 2008 年时将达到 14.5 亿美元，而设计也会从 2004 年的 181 个达到 2008 年的 1230 个。他确信，Altera公司 和 LSI Logic公司目前是结构化 ASIC 市场的领导者。他说，除 Altera公司 以外，大多数结构化 ASIC 供应商在被问及收入时都三缄其口。他注意到，Altera公司 自报的 1900 万美元收入来自 2004 年的 HardCopy 结构系列。Altera公司 是唯一一家能够提供出带和定制数据的公司，如表 1。
　　Alain Bismuth 是 Altera 公司 HardCopy 产品部副总裁，他说去年以来，公司 HardCopy 产品的客户已经从 20 个增加到 30 个，2003年 开始的设计有 12 个，而 2004 年是 20 个。在 2005 年，该公司已将产量翻倍，以满足对结构化 ASIC 的增长需求。
　　Bismuth 说：“我们高兴地看到 2004 年里每周都有一次出带，现在进入了 2005 年，我们决定将产量翻番。这意味着我们现在可以满足每年 100 次出带需求，这样就可以支持所有市场区段的增长。”
　　Fujitsu 微电子公司 ASIC 营销经理 Simone Shaghafi 表示，Fujitsu 客户也对该公司的结构化 ASIC 系列产品表现出越来越浓厚的兴趣。
　　Shaghafi 说：“过去6个月来，我们收到的查询请求中超过 70% 是针对结构化 ASIC的。”他也象 Bismuth 一样提到客户对结构化ASIC感兴趣的主要原因是 ASIC 成本的上升和 FPGA 结构的硬性极限。
　　Lewis 说：“进入90 nm ，这一行业将真正开始起动。”