大规模ASIC将迎来自由设计时代

经历了几次挫折之后，嵌入FPGA的大规模ASIC终于迎来光明，这预示着大规模定制芯片的设计者拥有前所未有的自由时代即将来临。

最近，IBM和Xilinx公司联合公布了XBlue，这一合作项目在IBM的Cu-08 90nm ASIC工艺中嵌入了Xilinx的FPGA内核。

“我们已在开发这些内核的道路上摸索了很久。”Xilinx公司XBlue产品经理Shelly Davis说道，“两家公司都下决心要于今年开发出该产品。”

两年前，Xilinx就与IBM签定了协议。前者获准使用IBM的PowerPC处理器，并将其嵌入FPGA结构中，且Xilinx也可利用IBM未来的300mm和90nm晶圆加工产能。双方最近的合作是原来协议的扩展。HSPACE=12 ALT="Tom Reeves：XBlue FPGA内核将占用ASIC裸片面积的5%至40%。">

市场观察家早就预测，混合ASIC/PLD结构的出现可减轻不断上升的数百万门芯片开发成本，每个90nm节点的掩模组成本已上升到100万美元。然而，这种混合结构的开发比原来想象的要难得多。

无论大小公司都想方设法将FPGA嵌入到ASIC，但目前还没有出现一个成功的设计。

据IBM微电子ASIC副总裁Tom Reeves称，ASIC的经济性仍是客户关注的焦点。

IBM已获得相当于1万、2万和4万门的FPGA内核的许可。多个FPGA内核可并存于单个器件内。IBM预计XBlue FPGA内核将占用ASIC裸片面积的5%至40%。

XBlue内核是Xilinx的Virtex-II结构的派生物，借用了其基本逻辑互连结构，但去除了所有的RAM。

据Davis称，两家公司已意识到面临的巨大障碍，因此投入了最精锐的工程设计队伍，其中包括Xilinx的爱尔兰设计小组，以解决整个芯片的仿真和验证、测试方法和诊断等问题。采用统一的工艺技术也有助于消除工作条件的差异。

其它公司的努力

最近的几个例子表明集成FPGA和ASIC是多么地难。业界都知道LSI 逻辑公司投入很大的精力欲将一个许可的可编程逻辑内核集成进其ASIC设计流程和制造工艺中，但显然没什么大的进展。

LSI向Adaptive Silicon公司注资以获得许可，将后者的可编程逻辑内核应用于LSI的0.18和0.13微米设计中。但是，LSI并没有在其网站上将该内核列入其90nm CoreWare IP库。

LSI是否仍会继续嵌入FPGA策略，我们尚不知道。

较为传统的Actel公司也撤回了其嵌入式FPGA开发计划。该公司已停止其VariCore产品的营销，但仍在其IP库中保留了FPGA内核，以防有人需要其使用许可。据Actel产品营销副总裁Barry Marsh称，FPGA内核的集成看来要等到90nm这一代才能实现，到时其价值就会变得较为清晰。

“我认为市场正处于等待状态，”Marsh说道。“这要花费大量的金钱和时间，而许多客户目前还无法承担。”

也有其他一些公司另辟蹊径，如eASIC公司和Leopard Logic公司。

“市场确实有很大潜力，不光是FPGA内核，”Gartner Dataquest分析师Bryan Lewis说道，“业界已经注意到混合器件的优势，但还没有足够的动力。”

一年前，Dataquest预测集成了可编程逻辑门和固定功能逻辑或处理器电路的混合器件到2005年有望增长到35亿美元。而现在Lewis认为该市场不大可能达到这一规模，但又说混合器件可能占据全球系统级芯片销售额的2%至5%。HSPACE=12 ALT="Eric Cleage：FPGA嵌入到ASIC目前还不能带来可见的回报。">

“过去，商家没有这样做的动力，”独立芯片分析师Cary Snyder说道，“随着工艺逐步转向90nm，形势也在变化。人们还有什么办法开发出更具成本-效益的90nm芯片？混合是最可行的办法。”

Altera的打算

Xilinx的老对头Altera公司目前还没有将其可编程逻辑技术作为嵌入式内核许可出去的打算，Altera市场和销售高级副总裁Erik Cleage表示。

“几年前我们已与一家大型ASIC公司对混合的概念进行了评估，最终的结果是回报不足以补偿巨额投资。”Cleage说道。

虽然90nm工艺为整个业界带来了活力，但在ASIC内支持PLD结构的成本和技术难题抵消了灵活设计的好处，Cleage认为。

“在IP库中存储变量可编程逻辑的想法是不可行的，而且确定合适的PLD嵌入门数也不容易。”Cleage继续道，“虽然可以生成几个变量的内核，但这会大大增加成本。”

如果与ASSP产品混合，Altera会有不同的结论，因为ASSP可将单个定制设计的成本分摊到较大量的标准产品上。尽管会面临同样的技术问题，但Altera更愿意尝试这种方法。

在与Xilinx两年的合作中，IBM已充分考察了混合器件的利和弊。“就目前来看，我们可以确定成本的影响并不太大，”Reeves说道。IBM计划于2003年第三季度发布针对XBlue内核的Cu-08设计工具，2004初即可提供全面的技术。

作者：苏克