集成电路的三个差异化发展趋势

从1958年第一颗集成电路发明到现在,IC已经走过了50多年的历史,随着半导体工艺的技术的飞速发展,在一颗集成电路上集成数十亿个晶体管已经不是难事,对于设计师来说,难的是如何让自己的IC差异化,能给系统厂商带来更多的好处,这里,结合领先半导体厂商的做法,总结三个IC设计差异化的趋势。

    从1958年第一颗集成电路发明到现在,IC已经走过了50多年的历史,随着半导体工艺的技术的飞速发展,在一颗集成电路上集成数十亿个晶体管已经不是难事,对于设计师来说,难的是如何让自己的IC差异化,能给系统厂商带来更多的好处,这里,结合领先半导体厂商的做法,总结三个IC设计差异化的趋势。

1、 高集成
    由于IC封装的变化要远远慢于IC技术的发展,所以,随着工艺技术的发展,很多厂商选择用高集成来实现差异化,这方面领军的企业有TI、高通、博通、MTK等等,要实现高集成,一个关键条件是公司必须有大量的IP储备,并有成熟的经验积累,这样,通过高集成让自己的产品在尺寸、功耗以及成本上领先对手,然后通过封装形成差异化,例如,TI最近就推出了五合一的WiLink™ 8.0 产品系列,用45nm单芯片解决方案集成了五种不同的无线电,把 Wi-Fi®、GNSS、NFC、蓝牙 (Bluetooth®) 以及 FM 收发集成在一颗芯片上,WiLink 8.0 架构支持这些技术的各种组合,可帮助定制解决方案充分满足所有移动市场的独特需求与价格点要求。每款不同的芯片不但采用可直接安装在 PCB 上的紧凑型 WSP 封装,而且还整合了所有所需的 RF 前端、完整的电源管理系统以及综合而全面的共存机制。在系统层面,与传统多芯片产品相比,该五合一 WiLink 8.0 芯片可将成本降 60%,尺寸缩小 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单芯片系统(SoC),将交换器、PHY、CPU、EPON MAC、话音DSP这5种器件的功能集成到单个器件中,还包括软件开发工具包(SDK),极大地降低了系统成本和功耗。

    还有的厂商如NXP等,通过给MCU集成更多接口来实现了差异化,在ARM内核MCU中也形成了自己的差异化特色,也是不多的选选择,不过玩高集成是有一定门槛的,一个是要有大量的成熟IP、另外要有自己的专利技术,并且这类产品的覆盖用户群比较大,这种模式适合大型的IC设计公司玩。

2、 芯片模块化
    随着工艺技术的发展,IC的尺寸越来越小,有些厂商选择用模块化来实现差异化,例如村田,把自己的优势的MLCC技术与无线技术结合,推出了体积超小的蓝牙wifi模块,这些模块被苹果手机采用。另外,针对,目前医疗电子便携化的趋势,村田也推出了针对医疗电子数据传输的BLE(低功耗蓝牙)模块和提升生活品质的负离子发生器模块,该负离子发生器结构紧凑高效,是业内离子发生量最大的一款产品,为了使产品更模块化,更容易的嵌入到设备中,村田把离子发生器与驱动电源连接到了一起。

    在2012年慕尼黑上海电子展上,村田公司将现场展示这一产品,届时,参观者可以亲眼目睹其效果。

    芯片模块化的另个例子是电源模块,Vicor公司的电源模块就是利用其旗下Picor公司的电源管理IC提升了电源模块的竞争优势,Picor近日推出了具备智能功能热插拔/电路断路器控制器Cool Switch,这个产品通过模拟具体使用MOSFET的瞬态热性能来保护MOSFET,来作相应的控制、启动和热循环, 以确保在任何负载条件下的安全操作限制,这个创新的保护方案在2012年慕尼黑上海电子展上也会展出,届时可以了解详细信息。

    以上芯片模块化例子给我们的启发是,IC厂商是不是可以考虑通过模块化的方式来给系统厂商提供更多的价值呢?

三、用定制芯片应对“软件差异化”的同质化

    中国有语成语叫“矫枉过正”,用它形容目前电子业界对软件差异化价值的追捧最为恰当---从最早注重硬件设计到现在大幅地向软件倾斜每个公司都大谈自己的软件工程师的比例来看,对软件的差异化有点倾斜过度了,这又造成了“软件差异化”的同质化---很多公司对软件差异化的理解仅限于UI的重新设计、通过软件去实现大量功能等,这一方面增大了软件工程师的工作量,另一方面也给主控硬件造成负担,反而影响了某些用户体验。那么,如何实现差异化设计?如何平衡软硬件的功能?

    业内人士的看法是用定制芯片把系统厂商的一些关键IP放入到单芯片中,这样,既帮助系统厂商解决了软件工作量也形成了差异化,例如LSI的Axxia通信处理器,系统厂商就可以实现非常自由的定制。例如在下面的AXM2502处理器中,LSI利用虚拟管道技术,可以在芯片中任意增加系统厂商需要的功能以及接口,实现了极大的灵活性和差异化。

    这给我们的启发是IC厂商要和系统厂商有更多的深入合作,不能仅停留在提供技术支持、方案支持方面,在了解系统厂商需求方面,慕尼黑上海电子展是个不错的平台,2011年有9场创新技术论坛,吸引了一汽上汽等很多系统厂商大型企业演讲,2012年有12个创新技术论坛,分别为国际际汽车电子创新论坛、国际新能源汽车创新论坛、国际汽车测试创新论坛、国际电力电子创新论坛、国际LED创新论坛、国际通信创新论坛、国际医疗电子创新论坛、国际便携技术创新论坛、国际嵌入式系统创新论坛、国际连接器创新论坛、国际线束创新论,坛、国际绿色制造创新论坛。有一汽、上汽、长安汽车、华为、GE、飞利浦照明、台达、中航光电等多家系统厂商现场演讲,分享汽车电子、通信、医疗、照明领域的需求,是了解系统厂商需求的最好时机,更多信息可以登录 http://www.electronicachina.com.cn/ 了解。

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