多媒体应用掀起浪潮

      “今天，多媒体已经成为一个主流概念，它为整个产业带来了一个与多媒体产品和服务相关的浪潮。”Tensilica公司CEO兼总裁Chris Rowen在“Riding the Multimedia Wave”的主题演讲中这样表示。Tensilica是一家可配置微处理器内核供应商，为SoC设计提供相关IP。

      毫无疑问，Rowen在这里所讲的多媒体，更侧重的是“视频”享受。MP3带来的音频繁荣过后，大家将更多的目光锁定在了视频领域，希望能够找到另一个“杀手级”应用。在“Is Video the New Voice”的主题报告中，TI CTO兼高级副总裁Hans Stork博士就为大家描绘了包括数字电视、视频电话、机顶盒和住宅网关、医学成像、视频监控、PMP、车载娱乐等一系列数字视频的应用领域。“视频领域正在发生翻天覆地的变化，其带来的影响令人振奋。”Stork说。

      “综合来看，整个视频链包括视频捕获、视频前处理、视频传输、视频接收(后处理)、视频观赏(后处理)五大环节，很多厂商都针对不同的环节提供相应产品，而TI目前面向10个以上视频应用市场推出的DSP和模拟解决方案，可以涵盖整个视频链。”Stork介绍。

      与音频标准相比，视频标准种类繁多，较为复杂，同时各类新标准也在不断涌现。在这种情况下，Stork认为选择合适的可编程技术至关重要。“DaVinci和OMAP可编程技术允许设计人员在整个开发团队之间共享信息，而且可以缩短产品进入多个视频市场的时间 。” Stork表示，“此外，转码技术也非常重要。未来的视频发展依赖转码技术。多格式转码能够使视频内容在便携式、车载以及数字家庭产品等各种视频设备中无缝转移。”

      “越来越多的消费者对随时、随地以最低成本享受多媒体内容并获得最新资讯的需求，正在推动更多产品进入多媒体领域。从更深意义来讲，这又将推动新的服务和无线网络的发展。” Rowen表示，“马上，我们就会看到一波与多媒体相关的新浪潮，其中涉及到非常复杂的多媒体标准和应用、新的消费类产品、新的无线网络，以及新的IC平台和开发手段。”

      事实上，对多媒体内容的传输正在增加无线网络带宽要求。Rowen透露，现在整个行业正在向5-10Mbps传输速率(大约是目前的20倍)转移，传统的DSP技术已经无法满足要求。Tensilic的下一个目标，就是利用现有技术开发无线基带处理器。

      作为内核IP供应商，Tensilica在去年末面向手机和PMP等便携式娱乐领域，推出了四款名为Diamond Standard VDO(ViDeO)的视频处理器引擎，能够支持所有流行的VGA和D1格式(包括H.264 Main Profile、VC-1 Main Profile、MPEG-1 ASP和MPEG-2 Main Profile)。

      而在本次研讨会中，Tensilica又特别针对便携式应用所关注的低功耗设计，推出了一款名为Xenergy的能耗评估器工具，目前还主要面向其Xtensa和Diamond Standard处理器。

视频编解码标准的复杂度在日益增加

      “该款工具的推出，使业界首次实现了对软硬件同时协调，来获得具有能效性的处理器架构。”Rowen表示，“Xenery从芯片的高层次描述出发，进行快速能耗评估，将芯片各部分的可能功耗展现在工程师面前，从而使工程师可以精确调整设计。”

      据介绍，在设计可配置处理器的过程中，设计人员可以使用Xenergy工具在Xtensa架构或Diamond Standard处理器上执行二进制应用软件，从而及早预测到处理器、缓存，以及本地存储器所消耗的功率。之后，设计人员可以更改其Xtensa配置，增加指令扩展，寄存器组，复杂的执行单元，或简化其应用代码，从而达到降低处理器和存储器总体功耗的目的。

      伴随着设计数量减少及技术成本飙升，半导体行业内曾经喧嚣的ASIC业务似乎正在衰退。由于销售不良，大型的ASIC供应商，如LSI逻辑、富士通、NEC、Oki、东芝，不是收缩了ASIC业务，就是在艰难度日；而小型ASIC公司，其数目也在以令人担忧的速度螺旋下降。

      “‘荒谬’的成本、不可预测，以及极度的不可靠，都是造成ASIC不应该继续存活的原因。”Open-Silicon公司总裁兼CEO Naveed Sherwani在一场名为“Can Anything Save ASICs?”的研讨会上指出，“但是，为什么ASIC仍然存在？原因在于市场需求。OEM厂商能够利用ASIC真正实现产品的差异化设计。”

      “事实上，ASIC行业并没有出现下滑。”Actel销售和营销副总裁Dennis Kish提出了与研讨会主题相反的论调，“根据Gartner的数据，ASIC去年的市场规模为230亿美元，而且预计在2002年到2010年间，其增长速度将高于整个半导体市场的平均速度。”

      “ASIC仍是一个很大的市场，”ChipX公司营销副总裁Elie Massabki对此表示认同，“其中的细分领域包括完全定制化ASIC、标准单元ASIC、嵌入式阵列、结构化ASIC，以及门阵列。这些细分市场的发展各有不同，虽然有些在下降，但有些却在上升。”ChipX是一家结构化ASIC解决方案供应商。

      ASIC在2000年确实遭到了重创，那个时候，由于考虑到定制芯片可能带来的风险，很多公司紧缩了对ASIC设计的开支。但是，结构化ASIC和嵌入式阵列等新技术的出现，缓解了ASIC在上市时间和成本方面可能遇到的风险。“新技术被广泛接受还需要一些时间。”Massabki表示，“我们的客户需要寻找新的市场并进行创新，我们已经看到ASIC公司的财政状况开始出现好转，而且设计数量也开始上升。”

      确实如Massabki所言，ASIC目前仍然有很大的应用市场，尤其是出货量极高的应用领域。Kish补充道，在ASIC去年230亿美元的市场规模中，通讯领域占到了80亿美元，而且其中的绝大部分出现在手机应用中。

      Sherwani认为，对于ASIC行业而言，最关键的就是如何解决成本、可预测性及可靠性问题。因为只有这样才能吸引更多人使用ASIC。“我们需要对设计做一些新规定。”他强调。

      峰会期间，Open Silicon和Esilicon这两家无晶圆厂ASIC公司，各自提供了极为类似的ASIC设计新方法，据称能够降低成本，为90nm ASIC的设计和生产注入新的方法学。针对目前客户在定制化ASIC的设计和制造过程中，还无法实现对每一个步骤的完全选择，Open-Silicon推出的新ASIC商业模式名为OpenMODEL，允许客户自行选择合格的半导体IP(来自Open-Silicon)以及全球领先的制造、测试，以及封装供应商合作伙伴，从而对供应链的各个部分进行成本优化。

      实现SoC设计的关键

      “我的手机内有制造商自1990年以来写入的每一段源代码，我必须将这些冗余代码每天都带在身上。”Mentor Graphics的系统设计主管Bill Chown在一场名为“Embedded software-Key to SoCs?”的座谈会中抱怨道。

      确实，当前SoC设计人员正在面对系统架构日益增加的复杂性难题，这不仅仅涉及到硬件部分，产品中软件复用造成的惊人的代码数量已经开始引发设计人员关注。

      MIPS科技公司营销副总裁Jack Browne表示：“目前公司30-50%的R&D费用都花在软件方面，而且每年的成本增长率达到了20%。早在130nm工艺节点，设计人员所做的软件工作已经超过了硬件工作；而在90nm，设计人员在架构上所作的努力已经超过了物理设计。”

      那么，究竟是什么导致了这样的变化？Tensilica公司副总裁Steve Roddy一语中的：“多内核设计时代的到来正是原因所在。”(图2：芯片工艺尺寸的缩小以及终端产品的复杂性，正在促使Soc设计发生根本改变。)

芯片工艺尺寸的缩小以及终端产品的复杂性，正在促使Soc设计发生根本改变

      Roddy在此引用了ITRS提供的数据：目前SoC中的平均可编程器件数为32个。而且他还特别指出，思科使用Tensilica软件制造的一款0.13um芯片，就包含了192个处理器。

      Wipro公司半导体和消费类业务副总裁Siby Abraham对此表示认同，并指出了未来SoC发展的三大趋势：计算模型将基于分布式和多内核架构，从而需要新的软件架构进行支持；复用导致集成元器件数量居高不下，并因此影响到嵌入式软件；软件在Soc中快速增多，甚至超过硬件。

      随着特殊功能CPU、控制器以及DSP数量的增多，SoC中的代码数量正在急剧上涨，对SoC设计人员来说，避免软件复杂性的关键在于采用分治法(Divide and Conquer)。

      Roddy认为这主要分为三步，首先，设计人员应该对系统、芯片架构、软件架构进行通盘考虑，从而定义软件分区；其次，为特殊任务处理器间的通信定义API，避免普通程序员不得不去了解特殊硬件构造；允许SoC用户(即下游程序员)“看”到主控制器CPU，从而方便他们对DSP和CPU进行重新编程。

      Abraham也补充道：“设计人员应该针对系统层面进行深入设计和分析，同时进行软/硬件设计，并在设计阶段早期进行联合验证。”

      谈到这里，嵌入式软件对SoC的重要性不言而喻，但是与会专家也表示，目前SoC中的嵌入式软件开发仍然存在诸多挑战，除去通常意义上的缩短产品周期(包括减少软件开发时间，并尽量做到无bug)挑战外，其面临的主要技术挑战包括：考虑到频率和内存空间大小，如何最小化代码占用空间；如何降低功率，即优化功率，满足对功率敏感的应用要求；如何提高安全性；如何调试嵌入式代码，提高可追溯性(traceability)。

      为了帮助SoC设计人员简化设计周期和半导体验证程序，Synplicity、Novas Software和Cypress Semiconductor公司在电子峰会上分别推出了各自最新的TotalRecall技术、Replay软件和CapSense软件。

      USB技术最新发展现状

      无线技术向来是各种研讨会中不可或缺的话题，本次的电子峰会也不例外。除了Broadcom公司协创人、董事会主席兼CTO Henry Samueli博士在其主题演讲中为大家描绘的“超级芯片(superchip)”计划格外吸引眼球外，Artimi、WiQuest和Puls～Link这三家致力于UWB技术的新创公司也在峰会中介绍了自己的最新产品和技术。

      “当我外出旅行的时候，总是要携带手机、数码相机、笔记本电脑和打印机用的多个USB数据线。” Artimi CEO Colin Macnab在主题报告中的开场白中指出，“现在，WUSB技术帮助我解决了这一难题。”

      Artimi公司在本次峰会上推出了一款符合WiMedia规范的WUSB和蓝牙双模芯片A-150，其中包含了MAC和一颗可编程应用处理器，能够使OEM厂商在系统中增加基于WiMedia的WUSB和蓝牙3.0通信功能。

Broadcom的“超级芯片”计划

      A-150芯片的传输速率达到480Mbps，当集成在手机中时，仅仅消耗大约60mW功率。Macnab透露：“我们希望A-150的出货量在年底达到100万片，到2008年达到1,000万片。”

      据介绍，得益于专有的WiDV(无线数字视频)技术，WiQuest公司业已推出的芯片组WQST100/WQST101是业界首款实现1Gbps速率的UWB商用化产品。WiDV技术的独特之处，在于它是一个完整的无线视频解决方案，能够优化压缩效果，从而为PC应用提供高质量的视频和图像显示。

      Wiquest公司营销副总裁Alun Roberts指出，通过高阶调制和先进的前向纠错编码技术，高性能WiDV技术能够提高频谱效率，从而在无需增加带宽的情况下支持更高的数据传输速率。

      Puls～Link公司是业界目前唯一提供有线/无线混合芯片组的UWB公司，其使用USB技术驱动FireWire协议在有线同轴电缆和无线物理层工作，从而实现整个家庭的高清内容传输。

      “目前全球有线用户数大约为4.5亿，中国在这方面较其他国家有更大的优势，其有线用户达9,500万，而北美则为1,800万。”Puls～Link公司总裁兼协创人Bruce Watkins兴奋地表示，“这也是我们为什么非常关注中国市场的原因。”

      据Watkins介绍，CWave技术主要有四大优势，首先，该专利技术可以实现整个家庭的高清网络；其次，可以利用单一芯片组实现无线和有线网络；第三，能够保证传输过程中的QoS；最后，该技术能够提供良好的家庭联网性能。(图4：CWave与当前家庭联网技术的比较)

CWave与当前家庭联网技术的比较

      Puls～Link公司目前提供的PL3100 CWave芯片组包含三款芯片，分别为内含基带和MAC的PL3130、RF收发器PL3120以及低噪声放大器PL3110。Watkins特别透露，公司已经计划在未来采用CMOS或BiCMOS先进工艺集成PL3130和PL3120，据称这样可以降低2～3美元的芯片成本。