Бағдарламалық облыстағы тәуелсіз ip Компаниялар

Үйреншікті жағдайда бағдарламалық облыстағы тәуелсіз IP компаниялар аппараттық IP облысына қарағанда анағұрлым сирек кездесіп жатыр. Себебі осындай компаниялар әдетте өте кішкентай немесе олармен жасалған бағдарламаларды «IP» сияқты қабылдамайды. Мысалы, Нақты Уақыттағы Операциялық Жүйелер (RTOS) – бір уақытта IP , және басқа бағдарламалық IP жасау үшін қажетті база және IDE инфрақұрылымы ның бөлігі болып келеді, демек RTOS жеткізушілері стектер мен аралық бағдарламалық жасақтамасы бар IDE және бағдарламалық «платформаларды» ұсына алады. Мысалы, WindRiver барлық осы элементтерді ұсынады. Кейде Symbian сияқты өнеркәсіптік бірлестіктер бірігіп, IP элементтері бар ортақ бағдарламалық платформаны ұсынады. Microsoft компаниясы Windows және Windows CE негізінде құрылған бағдарламалар ортасында (SDK) «бағдарламалық IP» деп толық құқықпен атауға болатын бағдарламалық компоненттерді (мысалы, WinAPI) ашуға рұқсат береді.

Біз бұл секторды қарастырғанда тәуелсіз IP компанияларға назар аударуымыз керек. Осындай компаниялар өздерін сенімсіз сезінетіндері анық, себебі өнім көлемінің, демек лицензиялаушы төлемдердің төмендеуі жағдайында теңдестірілген табыстары бар компанияларға қарағанда SW IP компанияларында едәуір қатты байқалады.

Егер SW тәуелсіз компанияларға тәуелсіздігін сақтау қиын болса, онда бірінші вариант оларды cәйкес келетін платформалы өнімдерді толықтыру үшін SoC платформаларын жасаушы негізгі компаниялар қосып алуы мүмкін (TI, ST сияқты, PrimeXSys, Xilinx, Altera платформалары бар ARM болуы да мүмкін). Басқа вариант болып осы облысқа EDA компаниялардың кеңеюі болуы мүмкін, бірақ бұл облыс қазір жұмыс істеп жатқан EDA компаниясы облысынан қатты ерекшеленеді, сондықтан нақты жаңа алгоритмдер немесе әдістемеліктер пайда болмағанша, мұндай кеңеюдің болатынына күмән болып отыр (келесі бөлімді қара).

EDA Компаниялары

SoC –тың пайда болуы, ASIC жобаларындағы құлау, сонымен қоса 100 нм-ден аз технологиялық процестерге ауысуымен болған мәселелер EDA компаниясындағы үлкен өзгерістерге алып келді. Біз мұнда қызықты жұмбақты көріп отырмыз. Alberto Sangiovanni –Vincentelli айтқандай [1]:

«Егер біз мәліметтерді тарататын болсақ, онда анық бір факт қалыптасады: ASIC негізделген дәстүрлі EDA нарығы жоғалады. Бізге қайтадан жобалаудың барлық процесін ойластыру қажет. Қазіргі кезде жүйелік деңгейде болашақ электрондық жүйелер үшін жаңа платформаларды орындауда/тапсырысында жобалаудың мәселелері басым болып отыр».

Сонда да жүйелік жобалаудың маңыздылығына және болашақ SoC жобаларға арналған кірістірілген бағдарламалық жасақтамасына қарамастан, негізгі EDA компаниялар (Cadence, Synopsys, Mentor) соңғы жылда жүйелік жобалауға көп көңіл бөлмейді және жобалаудың мәселелері мен 100 нм-ден аз деңгейдегі процесс жағдайында RTL-ден GDS II (ары қарай фазалық фото-шаблондарға, RET пен өндіріспен байланысына) өтуіне көп назар аударады. «...көптеген компаниялар 90-нм технологиялық процеске өтулерін кешіктіреді». [1] Жүйелік деңгейдегі электрондық жобалау (ESL) 2003 жылдың аяғында басталған көп компанияларды қоса, шағын және орта EDA компаниялардың жұмыс алаңы болып отыр [2].

EDA секторында аралық деңгейдегі жобалық абстракциясындағы концентрациялардан (ASIC әдістемелігі) жоғарғы (жүйелік) және төменгі деңгейде - «микросхемаларды жобалау мен өндірістің арасындағы байланыс» екі еселік фокусқа өту керек екені анықталып отыр [1]. Sangiovanni –Vincentelli ұсынғандай, «бұл екі деңгей жобалау процесінде генерацияға қосылған құнының ең жақсы орны болып табылады» [1].

Сонымен қоса бұл шешімдер Еуропада EDA болашақ талаптарды талдаумен расталған еді. 2003 жылы шығарылған Medea+Design Automation Roadmap жобалау автоматтандыру маршруты [3] басты талаптар ретінде негізгі күштерін осыған бағыттайтын келесі негізгі бес облысты ұсынады:

• Жобалау автоматтандыру технологиясының IP функциялар (HW және

SW), ортақ аппаратты-бағдарламалық жасақтамалар (co-design),

сонымен қатар 10-100 нм деңгейдегі backend және верификация (deep

submicron) сияқты облыстарда нығаюы

• Жүйелік жобалау облысындағы жаңа шешімдер

• Бағдарламалық жасақтамасы басым болатын жүйелік платформалар

негізіндегі шешімдер жағдайында жобалаудың айлық «one-month»

айналымдарына жету

• Жылына шығу жолы биік процентке бағдарланған жобалау

автоматтандыруы.

• Стандарттарды ерте жасау

Medea+ бағдарламаларды, негізінен аппаратты-тәуелді бағдарламалар мен дұрысталған бағдарламаларды жасаушы жақында пайда болған стратегиялық облысты да көрсетеді [3].

Бір уақытта бағытталған бұл тенденциялар шеткі жоғарғы деңгейде (frond-ent), яғни жүйелік және бағдарламалық деңгейде және шеткі төменгі деңгейде (back-end), яғни өндіріспен байланысы Еуропаның да және Солтүстік Американың да сарапшыларымен белгіленді. Болашақта EDA коммерциялық саласы екі мәселені шешіп бере ала ма екені анықталынады. Төменгі деңгейдегі (back-end) үлкен компаниялардың күшінің концентрациясы инвестициялармен және басқарушылар тарапынан жоғарғы деңгейдегі назарымен; бірақ бұл облыста да EDA компаниялары жартылайөткізгішті өндірістің қазіргі технологиялық процесінің дамуы бойынша орталықтарымен және бұл орталықтардағы басты фирмалармен жаңа серіктестікті түзетуге тиісті; жартылайөткізгішті құралдар индустриясымен; және жобалаушылармен өте жақсы қолдау көрсетіледі. Осы арада Open Access [4] сияқты стандарты арқылы RTL-ден бастап өндірістік жобалық деректер қорын ашуға әрекет жасап жатқаны қатты қуантады, себебі олар барлық қатысушыларға жалпы IC жобалық деректер қорын қатар қолдануға, құралдарды, әдістерді және маршруттарды байланыстыруға, сөйтіп IC қазіргі жобалауының болашақ мәселелерін шешуге мүмкіндік береді.

Жүйелік және бағдарламалық жобалау (front-end) облысында болашақта көп үміт күттіретіні көрінбейді. EDA компаниялары кірістірілген жүйеледің жабдықтаушыларымен (жиі «алгоритм бойынша сарапшылармен» және жүйелік сәулетшілермен) және кірістірілген бағдарламалардың жабдықтаушыларымен байланыс орнатуы қажет. Бұл мүлде ұқсамайтын екі бірлестік. Бірінші бірлестік кейде кейбір құралдарын қолданады (мәліметтер ағынының алгоритмін талдауға (dataflow) арналған CoWare SRW сияқты), бірақ бұл бірлестіктің үлкен бөлігі тақта мен борды және C/C++-те модельдеуді немесе Mathworks компаниясының Matlab және Simulink сияқты EDA шекарасынан тыс құралдарды пайдаланады. Екінші бірлестік IDEW бойынша дербес игерілгеннен бастап базалық ортаға дейінгі WindRiver, Greenhills компанияларымен және басқа да бағдарламалық құралдардың және IP-дің (мысалы, RTOS, аралық бағдарламалар, стектер) негізгі жабдықтаушыларымен ұсынылатын құралдар мен әдістердің үлкен жиынтығын қолданады. Біз сонымен бірге Microsoft компаниясын және оның нарықтағы кірістірілген өнімдер жұмысымен айналысқандағы үлкен төзімділігі мен үлкен қорын да ұмытпауымыз қажет (мысалы, Microsoft төмен сұранысқа қарамастан, көп жылдан бері Windows CE ұсынады). Екінші бірлестіктің кейбір мүшелері Telelogiс және IBM Rational сияқты жабдықтаушыларынан SDL және UML типті бағдарламалық модельдеу құралдарын пайдаланады, бірақ олар өте аз. Негізінде EDA компанияларға IDE жабдықтаушыларына қарағанда бағдарламалық модельдеу құралдарының жабдықтаушыларымен жұмыс жасау жеңілдеу болуы керек.

Системалық және программалық облыста негізгі кедергі ЕDA күшті ұсыныстардың пайда болу болып табылады, сондықтан бұл - қызықтырмайтын нарықтар - Mathworks компаниясы системалық үлгілеу облысында алдыңғы қатарда, ал программалық облысында қызықты нарықты құру үшін үлкен қаржы жұмсауды қажет етеді. Турасында, IP программа мен программалық құралдарды жабдықтаушылар соңғы жылдары EDA компаниясына қарағанда көп қиындықтар көрді және олар едәуір кішкентай базамен қамтылған (жылдық табыстары 1 миллиард АҚШ долларына жақын, EDA жағдайына қарама-қарсы 4 миллиард). Бұл нарықтың кейбір фундаментальды сипаттамалары өзгермегенше, EDA компаниясына үлкен маштабта осы облыста инвестиция құюға қиындық туғызады. Көбінесе бұл облыста методологиялық жобалауды түбегейлі жақсарту қажет (жаңа" идеологиялық жобаның" пайда болуы), системалық жобалау облысында және программа құруда өте үлкен өнімділік пен қатесіз үстемділікті ұсынады, демек, EDA компаниялары дағдыланған үлкен табыстарға жетуге үміттендіреді.

2003 жылдың аяғындағы көзқарас бойынша ондай жақсартуға әлі өте алыс. Мүмкін түбегейлі жақсартулар болады деген мақсатпен кейбіреулері EDA инновациясын қолдаудың жаңа үлгілерін қарастыруды ұсынып жатқаны бұл себептердің бірі, мысалы EDA облысында қазіргі заманғы R&D қолдау барысындағы "EDATech" инициативасы (мысалға SEMATECH 80-90-шы жылдар) [1].Осындай академиялық тоқтау EDA саласын, жартылай өткізгіштік/системалық компанияларды біріктіруі мүмкін, және ғалымдар да бұл облыста едәуір прогресске жетуге мүмкіндік жасауда. EDATech-ті құру ұсынысы жақын арада шықты және оның табысқа қол жетуі екіталай.

Фабрикасыз жартылайөткізгіштік компаниялар

IDM компанияларымен табысты бәсекелестікті жалғастыру үшін, "fabless" компанияларына кейбір фундаментальды шешімдерді қабылдау қажет. Олар өндірістік процеске және таза фабрикаларға тәуелді болғандықтан жақын болуы тиіс, сонымен қатар қазіргі заманғы техникалық мәселелерді шешуде жобалау кезеңінен IC үлкен көлемді өндірістік кезеңге дейін өтуді қамтамасыз етуі керек. Олар қазіргі заманғы тенденциялар мен өнімділікті жобалау деңгейінде тұру үшін системалық білімді одан әрі жетілдіруі тиіс.

Фабрикасыз жартылай өткізгіштік компаниялардың арасындағы өте ертедегі ортақ қызметтің перспективалық түрі құрылған еді, компания алдында тұрған кейбір мәселелерді әрбір компания жекелей шешкенше, өндірістік деңгейде шешу тиімді болады. Фабрикасыз жартылай өткізгіштік компаниялар ассоциациясы (Fabless Semiconductor Association) [5] осындай компанияларға жалпы мәселелерді шешуде көп көмек көрсетті. Оған тауарларды бөліктеу торабы және барлық индустрия деңгейінде болашаққа болжам жасау негізінде фабрикалардың жақсаруы үшін қанша чип өндіру мүмкіндігін түсіну; стандартты методологиялық сертификация процессі CMOS (КМОП) негізінде фабрика сертификациясын жақсарту; SPICE деңгейінде құралдарды стандартты модельдеу көмегімен жобалауды жақсарту; сонымен қатар жалпы стандартты IP сапасын құру көмегімен IP сапасын жақсарту және IP VISA облысында жұмысты жалғастыру жатады. Барлық бұл жұмыстар "fabless" индустриясының дамуына көп көмегін тигізді.

Бұл бірлесіп істеген жұмысқа қарамастан, мұндай жобалар өндірістік процесс пен жобалау технологиялар арасында өте тығыз қарым-қатынасты алмастыра алмайды. Демек, "fabless" компаниялары фабрикалар мен техникалық мамандар арасында тығыз қарым- қатынаста болуы үшін жаңа жетістіктерге жетудің жолдарын қарастыру керек, және ол оларға тәуелді.

Оған қоса, системалық мәселелерде барлық тиімді шешімдерді қабылдайтын, сонымен қатар системалық компаниялардан тәуелсіздігін сақтайтын компаниялар ғана электронды өнеркәсіптің өрлеуі мен құлдырауынан шыға алады. Бұл өнімнің тартымдылығын арттыратын және қолданбалы облыста жақын байланысты сақтайтын, сатып алушылардың талаптары мен стандарттарына сай болатын жаңа ерекшеліктерді іздеуде үзіліссіз фокусты талап етеді.

"fabless" компаниясының индустриясында қызықтыратыны негізгі FPGA өндірушілерімен айналысатын сектор болып табылады, (Xilinx, Altera, Actel және т.б) көбінесе "платформаларды" (ASSP өнімдерге қарағанда) ұсынатын, соның негізінде басқа компаниялар өздерінің өнімдерін жедел прототиптер сияқты, сонымен қатар соңғы өнімнің ерекшелігінің тәуелділігіне байланысты соңғы өнімді шығарады. Бұл облыста қызықтыратыны тек бағдарламалық логикалық элементтерді қамтитын жай құралдық бағдарламалардан енгізілген ақпараттық процесстермен, жоғары жиілікті интерфейстермен, DSP стиліндегі көбейтінділерімен және IP блоктары сертификатталған кітапханалармен, онымен қоса бағдарлама-синтезаторлық процессорлармен қамтылған Xilinx Vertek II PRO және Altera Excalibur сияқты интегралданатын SoC платформаға өтуін бақылау.

Бұл секторда шешілетін сұрақтар, әрине, ASSP секторының алдында тұрған сұрақтардан ерекшеленеді (мысалы PMC-Sierra, Broadcom компаниялары),себебі компанияларға қолданбалы облысқа сәйкес келетін анағұрлым көп мамандандырылған құрылғыларды ұсыну керек.

Таза фабрикалар

Таза фабрикаларда экономикалық құлдырауға қарамастан, ең болмағанда осы саладағы басты компанияларды әжептәуір жақсы болашақ күтіп тұр. Алайда бұл облыс қызықты, бірақ бұрынғыдай тек өндіріске ғана бағытталған, онша «таза» емес болып барады. Біріншіден, UMC, TSMC және Chartered Semiconductor сияқты фабрикалар қазіргі технологиялық үдерістің дамуынан бөлектенбеген, бірақ олар өздерін басқа жартылай өткізгіш компаниялармен тәжірибе алмасу үшін және жаңа технологиялық үдерістің дамуының құнын түсіру үшін кейбір «фабрика топтарымен» байланыстырады немесе қосылады. Бұл болашақта қызықты одақтар пен өзара қарым-қатынастарға алып келуі мүмкін. Сонымен қоса, өз фабрикасына болашақ меншікті қаражат құралы ретінде фабрикалық өндірісті қолданатын кейбір IDM компаниялар мен фабрикалар арасында басқа да байланыстар туындайды - фабрикаларда өндірістік қуаты бар және процессорлар/жобалар үйлесімді болған жағдайда ғана сыртқы фабрикаларды қолдану кейбір өнімдердің өндіріс көлемін арттыру үшін жақсы тәсіл болып табылады. Мұндай байланыстар Motorola және ST Microelectronics сияқты көптеген IDM компанияларда бар.

Бұған қоса, таза фабрикалар өндіріске арналған жаңа жобаларды қарату қабілеттілігі тек ең жақсы сапасы/көлемі, бағасы мен өндрістік қуатқа ғана емес, сонымен қатар жобалау процесін тегістеуге байланысты екенін түсінеді. Бұл екі қызықты өзара қатынастың пайда болуына әкелді:

1. Технологиялардың фабрикамен ұсынылатын растау әдісін (верификация) және физикалық жобалау маршрутын тексеру үшін арналған EDA компаниялар арасындағы қатынас. TSMC–пен жобалау маршруты тексерісін өтпеген және сәйкес келетін жобалық кітапханалары жоқ кез-келген EDA компания өнімдер нарығында RTL-ден GDS II-ке өтуде өте қатты жеңіледі деп айтуға болады.

2. Синтезделетін IP жағдайында сияқты соңғы (hard) IP блоктар жағдайында да бұл жабдықтаушылар ішінара тексеріс жасап және өздерінің өте маңызды IP өнімдерінің сертификациясын орындауға мүмкін болатын IP жабдықтаушылары арасындағы қатынас. Мұнда элементтер кітапханасы, және жадтар бағдарламасы (компилятор), шинаның стандартты интерфейсі мен кірістірілген процессор блоктарымен қоса, жай және аса күрделі HW IP блоктар ретінде IP-дің екі базисі де кіреді. IP блоктар жобалау маршруты арқылы жобаларға түсетіндіктен, IP-дің COT тапсырыс берушілерінің талаптарына сай болуы үшін бірге жұмыс істейтін EDA және IP компаниялардағы фабрикалар комбинациясы арақатынастардың жаңа схемаларының пайда болуына әкеледі.

Фабрикалар EDA жобалау маршрутымен, блоктар кітапханасымен және

аса күрделі IP блоктарды жабдықтаушылармен өте тығыз байланыста болып жатқандықтан, оларға технологиялық процесс пен өндірістен тыс инфрақұрылымдық арақатынастарды кеңейту қажет болып отыр. Кейбір фабрикалар жобалау динамикасын және әсіресе «fabless» компаниясына арналған өздерінің ұсыныстарын жақсырақ түсіну үшін әр түрлі шағын жобалық компаниялармен қарым-қатынас орнатты.