發布日期：2022-07-14 點擊率：31
多媒體應用掀起浪潮
“今天,多媒體已經成為一個主流概念,它為整個產業帶來了一個與多媒體產品和服務相關的浪潮。”Tensilica公司CEO兼總裁Chris Rowen在“Riding the Multimedia Wave”的主題演講中這樣表示。Tensilica是一家可配置微處理器內核供應商,為SoC設計提供相關IP。
毫無疑問,Rowen在這里所講的多媒體,更側重的是“視頻”享受。MP3帶來的音頻繁榮過后,大家將更多的目光鎖定在了視頻領域,希望能夠找到另一個“殺手級”應用。在“Is Video the New Voice”的主題報告中,TI CTO兼高級副總裁Hans Stork博士就為大家描繪了包括數字電視、視頻電話、機頂盒和住宅網關、醫學成像、視頻監控、PMP、車載娛樂等一系列數字視頻的應用領域。“視頻領域正在發生翻天覆地的變化,其帶來的影響令人振奮。”Stork說。
“綜合來看,整個視頻鏈包括視頻捕獲、視頻前處理、視頻傳輸、視頻接收(后處理)、視頻觀賞(后處理)五大環節,很多廠商都針對不同的環節提供相應產品,而TI目前面向10個以上視頻應用市場推出的DSP和模擬解決方案,可以涵蓋整個視頻鏈。”Stork介紹。
與音頻標準相比,視頻標準種類繁多,較為復雜,同時各類新標準也在不斷涌現。在這種情況下,Stork認為選擇合適的可編程技術至關重要。“DaVinci和OMAP可編程技術允許設計人員在整個開發團隊之間共享信息,而且可以縮短產品進入多個視頻市場的時間 。” Stork表示,“此外,轉碼技術也非常重要。未來的視頻發展依賴轉碼技術。多格式轉碼能夠使視頻內容在便攜式、車載以及數字家庭產品等各種視頻設備中無縫轉移。”
“越來越多的消費者對隨時、隨地以最低成本享受多媒體內容并獲得最新資訊的需求,正在推動更多產品進入多媒體領域。從更深意義來講,這又將推動新的服務和無線網絡的發展。” Rowen表示,“馬上,我們就會看到一波與多媒體相關的新浪潮,其中涉及到非常復雜的多媒體標準和應用、新的消費類產品、新的無線網絡,以及新的IC平臺和開發手段。”
事實上,對多媒體內容的傳輸正在增加無線網絡帶寬要求。Rowen透露,現在整個行業正在向5-10Mbps傳輸速率(大約是目前的20倍)轉移,傳統的DSP技術已經無法滿足要求。Tensilic的下一個目標,就是利用現有技術開發無線基帶處理器。
作為內核IP供應商,Tensilica在去年末面向手機和PMP等便攜式娛樂領域,推出了四款名為Diamond Standard VDO(ViDeO)的視頻處理器引擎,能夠支持所有流行的VGA和D1格式(包括 Main Profile、VC-1 Main Profile、MPEG-1 ASP和MPEG-2 Main Profile)。
而在本次研討會中,Tensilica又特別針對便攜式應用所關注的低功耗設計,推出了一款名為Xenergy的能耗評估器工具,目前還主要面向其Xtensa和Diamond Standard處理器。
視頻編解碼標準的復雜度在日益增加。
“該款工具的推出,使業界首次實現了對軟硬件同時協調,來獲得具有能效性的處理器架構。”Rowen表示,“Xenery從芯片的高層次描述出發,進行快速能耗評估,將芯片各部分的可能功耗展現在工程師面前,從而使工程師可以精確調整設計。”
據介紹,在設計可配置處理器的過程中,設計人員可以使用Xenergy工具在Xtensa架構或Diamond Standard處理器上執行二進制應用軟件,從而及早預測到處理器、緩存,以及本地存儲器所消耗的功率。之后,設計人員可以更改其Xtensa配置,增加指令擴展,寄存器組,復雜的執行單元,或簡化其應用代碼,從而達到降低處理器和存儲器總體功耗的目的。
ASIC走向滅亡？
伴隨著設計數量減少及技術成本飆升,半導體行業內曾經喧囂的ASIC業務似乎正在衰退。由于銷售不良,大型的ASIC供應商,如LSI邏輯、富士通、NEC、Oki、東芝,不是收縮了ASIC業務,就是在艱難度日；而小型ASIC公司,其數目也在以令人擔憂的速度螺旋下降。
“‘荒謬’的成本、不可預測,以及極度的不可靠,都是造成ASIC不應該繼續存活的原因。”Open-Silicon公司總裁兼CEO Naveed Sherwani在一場名為“Can Anything Save ASICs?”的研討會上指出,“但是,為什么ASIC仍然存在？原因在于市場需求。OEM廠商能夠利用ASIC真正實現產品的差異化設計。”
“事實上,ASIC行業并沒有出現下滑。”Actel銷售和營銷副總裁Dennis Kish提出了與研討會主題相反的論調,“根據Gartner的數據,ASIC去年的市場規模為230億美元,而且預計在2002年到2010年間,其增長速度將高于整個半導體市場的平均速度。”
“ASIC仍是一個很大的市場,”ChipX公司營銷副總裁Elie Massabki對此表示認同,“其中的細分領域包括完全定制化ASIC、標準單元ASIC、嵌入式陣列、結構化ASIC,以及門陣列。這些細分市場的發展各有不同,雖然有些在下降,但有些卻在上升。”ChipX是一家結構化ASIC解決方案供應商。
ASIC在2000年確實遭到了重創,那個時候,由于考慮到定制芯片可能帶來的風險,很多公司緊縮了對ASIC設計的開支。但是,結構化ASIC和嵌入式陣列等新技術的出現,緩解了ASIC在上市時間和成本方面可能遇到的風險。“新技術被廣泛接受還需要一些時間。”Massabki表示,“我們的客戶需要尋找新的市場并進行創新,我們已經看到ASIC公司的財政狀況開始出現好轉,而且設計數量也開始上升。”
確實如Massabki所言,ASIC目前仍然有很大的應用市場,尤其是出貨量極高的應用領域。Kish補充道,在ASIC去年230億美元的市場規模中,通訊領域占到了80億美元,而且其中的絕大部分出現在手機應用中。
Sherwani認為,對于ASIC行業而言,最關鍵的就是如何解決成本、可預測性及可靠性問題。因為只有這樣才能吸引更多人使用ASIC。“我們需要對設計做一些新規定。”他強調。
峰會期間,Open Silicon和Esilicon這兩家無晶圓廠ASIC公司,各自提供了極為類似的ASIC設計新方法,據稱能夠降低成本,為90nm ASIC的設計和生產注入新的方法學。針對目前客戶在定制化ASIC的設計和制造過程中,還無法實現對每一個步驟的完全選擇,Open-Silicon推出的新ASIC商業模式名為OpenMODEL,允許客戶自行選擇合格的半導體IP(來自Open-Silicon)以及全球領先的制造、測試,以及封裝供應商合作伙伴,從而對供應鏈的各個部分進行成本優化。
實現SoC設計的關鍵
“我的手機內有制造商自1990年以來寫入的每一段源代碼,我必須將這些冗余代碼每天都帶在身上。”Mentor Graphics的系統設計主管Bill Chown在一場名為“Embedded software-Key to SoCs?”的座談會中抱怨道。
確實,當前SoC設計人員正在面對系統架構日益增加的復雜性難題,這不僅僅涉及到硬件部分,產品中軟件復用造成的驚人的代碼數量已經開始引發設計人員關注。
MIPS科技公司營銷副總裁Jack Browne表示:“目前公司30-50%的R&D費用都花在軟件方面,而且每年的成本增長率達到了20%。早在130nm工藝節點,設計人員所做的軟件工作已經超過了硬件工作；而在90nm,設計人員在架構上所作的努力已經超過了物理設計。”
那么,究竟是什么導致了這樣的變化？Tensilica公司副總裁Steve Roddy一語中的:“多內核設計時代的到來正是原因所在。”(圖2:芯片工藝尺寸的縮小以及終端產品的復雜性,正在促使Soc設計發生根本改變。)
芯片工藝尺寸的縮小以及終端產品的復雜性,正在促使Soc設計發生根本改變。
Roddy在此引用了ITRS提供的數據:目前SoC中的平均可編程器件數為32個。而且他還特別指出,思科使用Tensilica軟件制造的一款芯片,就包含了192個處理器。
Wipro公司半導體和消費類業務副總裁Siby Abraham對此表示認同,并指出了未來SoC發展的三大趨勢:計算模型將基于分布式和多內核架構,從而需要新的軟件架構進行支持；復用導致集成元器件數量居高不下,并因此影響到嵌入式軟件；軟件在Soc中快速增多,甚至超過硬件。
隨著特殊功能CPU、控制器以及DSP數量的增多,SoC中的代碼數量正在急劇上漲,對SoC設計人員來說,避免軟件復雜性的關鍵在于采用分治法(Divide and Conquer)。
Roddy認為這主要分為三步,首先,設計人員應該對系統、芯片架構、軟件架構進行通盤考慮,從而定義軟件分區；其次,為特殊任務處理器間的通信定義API,避免普通程序員不得不去了解特殊硬件構造；允許SoC用戶(即下游程序員)“看”到主控制器CPU,從而方便他們對DSP和CPU進行重新編程。
Abraham也補充道:“設計人員應該針對系統層面進行深入設計和分析,同時進行軟/硬件設計,并在設計階段早期進行聯合驗證。”
談到這里,嵌入式軟件對SoC的重要性不言而喻,但是與會專家也表示,目前SoC中的嵌入式軟件開發仍然存在諸多挑戰,除去通常意義上的縮短產品周期(包括減少軟件開發時間,并盡量做到無bug)挑戰外,其面臨的主要技術挑戰包括:考慮到頻率和內存空間大小,如何最小化代碼占用空間；如何降低功率,即優化功率,滿足對功率敏感的應用要求；如何提高安全性；如何調試嵌入式代碼,提高可追溯性(traceability)。
為了幫助SoC設計人員簡化設計周期和半導體驗證程序,Synplicity、Novas Software和Cypress Semiconductor公司在電子峰會上分別推出了各自最新的TotalRecall技術、Replay軟件和CapSense軟件。
USB技術最新發展現狀
無線技術向來是各種研討會中不可或缺的話題,本次的電子峰會也不例外。除了Broadcom公司協創人、董事會主席兼CTO Henry Samueli博士在其主題演講中為大家描繪的“超級芯片(superchip)”計劃格外吸引眼球外,Artimi、WiQuest和Puls～Link這三家致力于UWB技術的新創公司也在峰會中介紹了自己的最新產品和技術。
“當我外出旅行的時候,總是要攜帶手機、數碼相機、筆記本電腦和打印機用的多個USB數據線。” Artimi CEO Colin Macnab在主題報告中的開場白中指出,“現在,WUSB技術幫助我解決了這一難題。”
Artimi公司在本次峰會上推出了一款符合WiMedia規范的WUSB和藍牙雙模芯片A-150,其中包含了MAC和一顆可編程應用處理器,能夠使OEM廠商在系統中增加基于WiMedia的WUSB和藍牙3.0通信功能。
Broadcom的“超級芯片”計劃
A-150芯片的傳輸速率達到480Mbps,當集成在手機中時,僅僅消耗大約60mW功率。Macnab透露:“我們希望A-150的出貨量在年底達到100萬片,到2008年達到1,000萬片。”
據介紹,得益于專有的WiDV(無線數字視頻)技術,WiQuest公司業已推出的芯片組WQST100/WQST101是業界首款實現1Gbps速率的UWB商用化產品。WiDV技術的獨特之處,在于它是一個完整的無線視頻解決方案,能夠優化壓縮效果,從而為PC應用提供高質量的視頻和圖像顯示。
Wiquest公司營銷副總裁Alun Roberts指出,通過高階調制和先進的前向糾錯編碼技術,高性能WiDV技術能夠提高頻譜效率,從而在無需增加帶寬的情況下支持更高的數據傳輸速率。
Puls～Link公司是業界目前唯一提供有線/無線混合芯片組的UWB公司,其使用USB技術驅動FireWire協議在有線同軸電纜和無線物理層工作,從而實現整個家庭的高清內容傳輸。
“目前全球有線用戶數大約為4.5億,中國在這方面較其他國家有更大的優勢,其有線用戶達9,500萬,而北美則為1,800萬。”Puls～Link公司總裁兼協創人Bruce Watkins興奮地表示,“這也是我們為什么非常關注中國市場的原因。”
據Watkins介紹,CWave技術主要有四大優勢,首先,該專利技術可以實現整個家庭的高清網絡；其次,可以利用單一芯片組實現無線和有線網絡；第三,能夠保證傳輸過程中的QoS；最后,該技術能夠提供良好的家庭聯網性能。(圖4:CWave與當前家庭聯網技術的比較)
CWave與當前家庭聯網技術的比較
Puls～Link公司目前提供的PL3100 CWave芯片組包含三款芯片,分別為內含基帶和MAC的PL3130、RF收發器PL3120以及低噪聲放大器PL3110。Watkins特別透露,公司已經計劃在未來采用CMOS或BiCMOS先進工藝集成PL3130和PL3120,據稱這樣可以降低2～3美元的芯片成本。
作者: 唐曉琪
