1.10　芯片設計的未來發(fā)展趨勢

芯片設計的全自動化正在不斷向前推進中。模擬設計目前接近純手工狀態(tài)，很多參數(shù)選型需要工程師自己仿真或計算，版圖也需要手工繪制。未來的EDA工具可能只需工程師輸入要求，它會使用AI技術找到設計中的最佳參數(shù)搭配，從而簡化仿真設計流程，版圖也將像數(shù)字一樣支持自動繪制。數(shù)字設計雖然已在布局布線上實現(xiàn)了基本自動化，但對于時序或功耗不收斂的情況，仍然需要人工進行修正，電路綜合過程也有很多選項開關和參數(shù)需要人為選擇，而選擇了不同的策略會影響芯片的最終面積、時序和功耗。設計自動化最終的效果是綜合、布局布線的全自動化，無須人為選擇，通過計算機AI輔助，自動找到最優(yōu)解，從RTL到最終版圖，中間的轉(zhuǎn)換不會存在轉(zhuǎn)換錯誤，因而也不再需要形式驗證。EDA工具會進一步IDE化，即所有工具集成在一個軟件內(nèi)，類似FPGA開發(fā)工具那樣，支持按順序自動完成全過程，中間不需要人為干預和修改。前端設計流程也會有新的改進，例如MATLAB一直在倡導的，通過更為簡單的語言描述，直接生成RTL代碼。目前，設計師仍然要親自想辦法解決除法、矩陣處理等底層問題，而新的描述語言將更為高級，所有底層設計功能都將由綜合器提供，設計者可以將注意力集中在架構和上層應用功能上。

芯片設計的商業(yè)模式一直呈現(xiàn)出兩個不同的趨向，一個是統(tǒng)一集中設計，另一個是個性化設計。

倡導統(tǒng)一集中設計的是各大EDA廠商，以及大型IP設計公司，例如ARM。實際上，EDA廠商也是大型IP供應商。在過去，不同的企業(yè)如果想要研發(fā)芯片，則會各自招聘設計和驗證團隊，各自獨立完成設計。芯片工程師不是在搞技術創(chuàng)新，而是在不斷地重新發(fā)明“輪子”。這樣不僅拖延了產(chǎn)品開發(fā)時間，增加了成本，設計質(zhì)量也良莠不齊。IP廠商倡導的理念是由技術實力強大的大型IP廠商提供公共IP，客戶如有定制芯片的需求，可向IP廠商提出。IP廠商根據(jù)這些需求，使用自動化軟件進行配置，自動生成芯片設計，甚至多個CPU核的復雜設計都可以在配置好參數(shù)后一鍵生成。它們所提供的IP或方案都是通過充分驗證的，客戶可直接使用，不必經(jīng)歷設計和驗證過程。這種思路類似于讓企業(yè)直接購買芯片，只不過支持了個性化定制需求。如此發(fā)展下去，必將消滅所有的中小芯片公司，推動IP提供商實現(xiàn)市場壟斷，最終，芯片服務的定價權將會完全掌握在他們手中。

個性化設計強調(diào)產(chǎn)品的個性，即使是最常用的模塊，例如串口打印用到的UART或I2C接口，也都會有客戶提出不同的設計要求。統(tǒng)一集中式的設計，雖然也是一種廠商定制化，但由于研發(fā)成本的問題，不可能在各個細節(jié)都支持定制，而產(chǎn)品生產(chǎn)商的需求是無窮無盡的，想法也是多種多樣的，他們可能更歡迎在許多細節(jié)上能夠定制。這種個性化有好的方面，就是增加了產(chǎn)品的多樣性，擴展了用戶的選擇范圍，但也有明顯的缺點，即無法模塊化和IP化。在許多芯片公司里，曾經(jīng)有過IP化部門，即所謂平臺部門，將過去分散的需求統(tǒng)一整理，設計出符合大眾需求的IP，供整個公司使用。這樣做減少了整個公司的研發(fā)投入，維護成本也大大降低了，但是，由于對細節(jié)個性化的過度追求，使統(tǒng)一的IP又不得不拆分成若干個性化版本，以滿足不同產(chǎn)品的不同需求。最終，這樣的部門不得不撤銷，因為各分支版本差別越來越大，已經(jīng)難以統(tǒng)一維護了。作為設計者和產(chǎn)品規(guī)劃者，必須仔細考慮究竟什么才是用戶認可的特色，什么只是用戶不會買賬的一廂情愿。其實市場競爭，就是各個廠商預測市場需求的過程，猜對者生存，猜錯者淘汰。