這是舊金山的六月。當台北已經在夏天惱人的潮濕與悶熱裡,陽光普照的加州氣候卻是如此涼爽而令人心情愉悅;乘車從舊金山沿景色優美的280號公路,朝著被暱稱為“矽谷(Silicon Valley)”的聖荷西(San Jose)方向前行,兩旁的山巒竟是一片少見的金黃色,這對習慣山是綠色的台灣人來說頗不能適應,有個旅居當地的台灣友人甚至說,第一次看到那些因乾燥而呈現焦黃的山,第一反應就是覺得「真醜」,但對矽谷本地人來說,眼前層疊連綿的“黃金山丘(Golden Hill)”卻是他們引以為傲的加州風情之一。
本刊編輯在六月中旬再度受邀前往矽谷探訪當地半導體廠商,此次的記者團成員來自亞洲的台灣、中國大陸、韓國、日本、菲律賓等地,並在近十天的行程中拜訪了十多家業者,除了在產業資訊上收穫豐富,也感受到矽谷當地廠商對於亞洲地區市場的高度關注,其中台灣更是各家業者不曾忽略的重點目標。本期與下一期的零組件雜誌,將藉由帶領讀者認識這些廠商,希望能提供國內業者一些發展方向上的靈感啟發。
《圖一》 |
有特色就敢大聲
在矽谷半導體產業界中最吸引人注意的,就是有許多專攻特殊技術的小型廠商;這些公司雖不以龐大的資本額或是產能取勝,卻能在專長領域當中擁有一片天空。
ChipX引領Structured ASIC潮流
訴求更具成本效應與彈性化設計的結構式ASIC(Structured ASIC),在近年來成為熱門話題;根據市調機構In-stat/MDR的預測,此一企圖在可程式化邏輯元件FPGA與ASIC之間拓展另一片新市場的技術,可在2003至2007年之間以約45%的年複合成長率持續擴張版圖,前景看好。目前Structured ASIC在台灣僅剛起步,市場的聲音不大、尚處觀望階段,矽谷則有一家名為ChipX的廠商,以專攻Structured ASIC領域的積極搶攻市場商機。
在1989年誕生的ChipX為一無晶圓業者,該公司成立之初原本為一提供原型設計服務(prototyping service)的公司,直到1995年才正式成為ASIC供應商,並在2001年開始專注發展Structured ASIC技術。ChipX總裁暨執行長Amnon Fisher表示,儘管在Structured ASIC領域的經驗不算很長,該公司至今已經完成超過1050件的產品設計;目前ChipX可提供包括0.18、0.25、0.35、0.6四種製程規格的Structured ASIC產品,應用以軍事/航太領域(Military/Aerospace)最為大宗,佔有33%的比例,以下依序為通訊(Communication,25%)、工業(Industrial,24%)、資料處理(Data Processing,11%)與其他(Other,7%),客戶包含各領域的知名廠商。
Fisher指出,只需轉換2~3層光罩的Structured ASIC與目前市面上的FPGA、Standard Cell ASIC解決方案相較,具備FPGA更高的表現與更低價格,但又可避免Standard Cell ASIC的高設計風險與高NRE費用,為客戶達到縮短產品上市時程、降低總體成本的目標。目前ChipX除具備產品設計的能力,也與主要晶圓代工夥伴聯電(UMC)、封裝代工夥伴日月光(ASE)密切配合,為客戶提供高良率製程的保證與客製化的高階封裝技術服務。在亞洲地區,ChipX目前與台灣、中國大陸、新加坡與泰國等地的業者皆有合作案正在進行中,包括DVD與軍事、衛星等用途的晶片設計;未來ChipX除了將繼續朝向0.13微米以下的技術進展,也計畫在2005年在亞洲設立據點,以更接近此一快速成長的市場區域。
《圖二》 |
SiGe描繪新一代無線通訊世界
矽鍺(Silicon Germanium;SiGe)製程由於具備低雜訊、低功耗、高集積度、高電子傳導頻率及高良率的優勢,也可與CMOS製程達到良好的整合效果,在無線通訊領域的應用頗受重視,在無線區域網路(WLAN)、行動電話、藍芽(Bluetooth)、功率放大器(Power Amplifiers;PA)、射頻(RF) IC等相關產品皆可見其蹤影。總部位於加拿大,由1996年脫胎自加拿大國家研究機構、並於2001年正式更名的SiGe Semiconductor,由公司名稱即可知,矽鍺技術是該公司最引以為傲的專長;同樣為無晶圓半導體業者的SiGe專攻通訊產品的前端晶片解決方案,並在手機、無線區域網路、藍芽與衛星定位系統(GPS)應用領域有不錯的表現;目前代工夥伴包括IBM、Cypress等業者。
SiGe資深行銷總監Alistair Manley表示,SiGe無論在無線系統設計、RF/Mixed Signal IC與模組設計或是IC製程技術上皆有豐富的經驗,因此相關技術與產品也受到全球各領域晶片設計業者或是OEM大廠的青睞;在藍芽功率放大器產品部分,客戶包括英國藍芽晶片大廠CSR與台灣主機板業者微星科技(MSI),在WLAN功率放大器IC與模組部分,除獲通訊大廠Broadcom獲選為參考設計方案,終端客戶尚包括HP、Dell等電腦廠商。而由於矽鍺技術能更符合手持式設備在電池壽命與高整合度設計上的需求,手機、PDA等產品的各種無線通訊解決方案,也成為該公司的重點發展項目之一;例如GPS晶片以及應用在GSM、EDGE、WCDMA、CDMA等不同通訊系統手機的功率放大器,皆是SiGe積極發展的產品線。
SiGe至今已經出貨超過2億顆IC,並隨著全球半導體市場景氣逐漸復甦,在2003年獲得不錯的市場成績,在WLAN 802.11b/g功率放大器領域掌握了35%的市場佔有率。Manley指出,目前SiGe對亞洲地區市場的經營以透過代理商銷售為主,至於代工夥伴部分,雖然有與亞洲晶圓廠長期合作的計畫,但因為矽鍺製程的特殊性,仍在搜尋對象當中。
《圖三》 |
晶片設計方法學演進的推手
EDA(電子設計自動化)工具對於IC設計業者來說已經是不可缺少的輔助力量,而由於晶片不斷朝向深次微米、奈米製程演進,矽谷也有許多EDA 軟體業者紛紛加入此一領域,為複雜的晶片設計流程提供不同階段所需的技術。
Verisity架構驗證自動化平台
隨著SoC的設計趨勢抬頭,再加半導體製程迅速演進至奈米級等級,結構愈趨複雜且具備更多樣化功能的IC驗證流程,成為晶片設計業者的一大挑戰,此時以傳統的模擬器(simulator)加上人工判別的驗證已經不合時宜,業界需要更有效率的驗證解決方法。總部位在中東以色列(Israel)的Verisity即是一家特別針對90奈米時代的SoC設計,架構一套自動化驗證流程(Verification Process Automation;VPA)平台解決方案的EDA業者。Verisity的VPA解決方案可提供由電能區塊(the block)、晶片到系統階段所需的各種驗證工具,並可透過驗一套驗證管理平台,將驗證團隊在不同層次所進行的驗證活動與成果集中,而讓大型的IC設計案的整體驗證效率得以提升。
Verisity國際市場行銷資深副總裁Coby Hanoch表示,由於驗證工具在IC設計流程中的重要性日益顯著,誕生於1996年的Verisity運作至今一直在市場的拓展上有不錯的成績,目前在全球各地有超過25個據點,並在驗證領域擁有超過55%的市場佔有率;Verisity專攻90奈米SoC的驗證工具,目前在全球各地已經獲得二十多家IC業者採用,包括ADI、Infineon、Broadcom、Philips、ST、Conexant、Mitsubishi、Fujitsu...等國際級半導體大廠。而成長迅速的亞洲也是Verisity積極開發的區域市場;該公司目前與日本、韓國、台灣、中國大陸、新加坡、馬來西亞等地區的IC設計業者皆有合作,並持續努力將先進的驗證技術介紹至此一成長潛力無窮的市場。Hanoch指出,其中台灣與日本、韓國等地業者因為IC製程水準較高,對於Verisity所提供的驗證工具之需求與接受度較高,但中國大陸則因為製程水準較為落後,在智慧財產權保護的議題上也較不注重,因此儘管潛力無窮,該公司對於當地市場的經營仍採取較為謹慎的態度。
《圖四》 |
Atrenta挑戰晶片先期驗證技術
驗證在晶片的設計流程中往往耗去大量的寶貴時間,所佔的比例甚至高達70%,而越接近晶片設計完成的最後階段,不但驗證的花費越高,反覆來去的複雜程序更是IC設計工程師的夢魘;為了協助工程師能在晶片設計更早期的階段發現錯誤,Atrenta在2000年以一套可在RTL基礎語言階段就進行驗證工作的“可預測式分析(predictive analysis)”驗證方法跨入EDA市場,該解決方案該能在晶片設計初期預先發現一些不易察覺的錯誤,避免設計工程師在日後掉進不斷重複驗證流程的噩夢。
Atrenta總裁暨執行長Ajoy Bose表示,根據統計,有85%的設計案會出現必須重複驗證流程的情況,而有61%的新IC甚至面臨必須重新設計(re-spin)的命運,而該公司的可預測式分析解決方案,則以更符合成本效益與易於使用的優勢,為IC設計業者增加對設計案狀況的掌握程度而減低風險。Atrenta誕生不到四年,目前客戶數已經達到70家以上,包括AMD、Agilent、Agere、ARM、Broadcom、Conexant、Motorola、NS 、ST、TI...等知名半導體業者,而公司營業額也在過去幾年來每年皆以倍數成長。
Bose指出,Atrenta的驗證解決方案容納了來自不同領域之IC設計業者、OEM廠等合作夥伴,總數達4000條以上的設計規則,且數量還在陸續增加當中,並於近日與矽智財(SIP)組織VSIA建立了合作關係,將VSIA的SIP品質標準納入設計工具中。目前在亞洲地區,除了由各大日本半導體廠所組成的“STARC”研究機構宣布採用Atrenta的工具,台灣晶圓大廠台積電亦在0.13微米製程的參考設計上與該公司進行合作,Atrenta可望在此一潛力市場繼續開拓市場版圖。
LogicVision提供嵌入式測試解決方案
不同於前兩家EDA廠商在晶片設計流程提供驗證技術,成立於1992年的LogicVision則在晶片製造後段的測試流程,以提供嵌入式測試(embedded test)技術的方式提升奈米製程複雜SoC之產出良率。LogicVision供應一種具備自我測試功能(Build-in-Self-test;BIST)的IP,讓客戶能在晶片設計階段將這些IP植入晶片不同功能的電路區塊中,而這些IP就有如一雙雙眼睛,可讓晶片製造廠商快速檢驗產品的功能是否正常並找出錯誤。LogicVision總裁暨執行長Jim Healy表示,一般IC在出晶圓廠之後,尚需花費六個月左右進行每一顆晶片產品的功能測試,且一旦IC的功能越複雜、時間也會更長,這段對現今面臨激烈市場競爭的IC業者來說極不符合成本效應,而能加快晶片測試速度、提升產出良率的自我測試解決方案也應運而生,而且成長性看好。
Healy指出,嵌入自我測試IP的晶片測試速度是一般晶片的十分之一,整體可為客戶節省一個月左右(31天)的時間,而對於邏輯閘數量龐大、0.13微米以下製程的SoC/ASIC產品來說,其效果更為顯著,能將晶片的產出良率調整至理想的狀態。除了IP,LogicVision也提供可在PC平台上操作的管理軟體介面,使用者可設定所需的測試條件,並該透過該介面迅速找出錯誤、進行診斷。這套介面並沒有測試量的極限,LogicVision也積極與各大半導體測試設備廠商合作,讓測試機台也能支援此一介面。Healy表示,由於自我測試市場的商機逐漸浮現,有不少EDA業者也開始嘗試投入此一領域,但由於LogicVision以累積許多專利技術,因此目前還未遇到強勁的對手廠商,在市場佔有率表現上也一直保持領先。在行銷策略上,LogicVision則是在與IDM廠或無晶圓IC設計業者密切聯繫之外,也與其他的IP供應商進行合作,以結合行銷的方式企圖更進一步拓展市場版圖。
結語
同樣是半導體廠商聚集地的矽谷與台灣,儘管相隔著太平洋距離千里遠,但因為產業的相似性,兩地的交流可說是十分頻繁,對彼此也並不陌生;而由於在半導體領域起步較早的矽谷向來以創新產品與領先技術聞名於世,台灣的半導體產業能夠起飛,也受惠於不少來自矽谷的轉移技術與回歸國內的優秀人才,「借鏡矽谷」一直都是台灣的半導體產業十分重視的一個課題。
儘管矽谷與台灣的產業型態極為類似,在此次的採訪活動中,筆者仍發現到兩地業者之間許多的差異性,像是不同氣候所創造出的台灣綠色山脈與矽谷四周黃金山丘,地理環境、人文條件與歷史背景,皆是讓兩地半導體產業呈現不同風貌的影響因素;很難說誰比較好、或是可以完全套用對方的成功模式,但「他山之石可以攻錯」,看看別人的優點與長處,也能激勵本土廠商更加進步!(待續)