混合信号SoC拉动模拟IP发展

或许你根本没听说过Chipidea Microelectronica公司，这主要有两个原因：第一，它是一家总部设在葡萄牙的IC公司，那里没有大型半导体制造商，而且本土IC市场几乎为零；第二，任何了解模拟技术和知识产权(IP)业务复杂性的人，都会明智的把“模拟IP”视为一项冒险的行当。

所以，当Chipidea宣称，其2006年的实际营收超过2,500万美元、年复合增长率为50%时，行业专家们表现出了极大的怀疑。他们有充分的理由发出这样的疑问：“如何获知模拟IP会实际工作？如何保证其被正确集成？如何‘测试’模拟IP？”

尽管存在上述合理的怀疑，市场统计数据却显示，模拟IP市场的地位正在上升。模拟及混合信号IP的市场在2006年增长了34%，占总体IP市场的16%，Gartner公司高级研究分析师Christian Heidarson指出。Gartner的数据表明，2006年Chipidea公司在所有IP供应商中排名第九。

由于在商用模拟/混合信号IP领域取得罕有成功，Chipidea在业内赢得了声望。该公司提供单功能模拟IP以及子系统内核，包括RF、无线、电源管理、有线、音频、视频和交互接口。尽管Chipidea并未透露其客户名单，但像DiBcom和Siano等领先的无晶圆厂移动电视芯片供应商们，其公司内部并不具备模拟设计的能力，据说他们能在创纪录的时间内将自己的DVB-H调谐器/解调器推向市场，部分归功于获得了Chipidea的帮助。

Chipidea的崛起，使人们对转变中的模拟产业产生疑问。随着更多SoC集成了模拟设计，这会迫使没有实质器件销售的分立模拟IC供应商们为生存而战吗？那些设计自己模拟IP的集成器件制造商(IDM)们，是否会把其关注焦点转向他处？

在葡萄牙首都里斯本附近的Chipidea总部，该公司创立者兼CEO Jose Franca勾划出一个相对新生的模拟IP市场。他预测，在可预见的未来，所有技术组件都将纳入SoC层面。

但是，Franca从未说过像Chipidea这样的模拟IP公司有朝一日会取代分立模拟芯片公司。“模拟是一个非常多样化的业务。它需要覆盖广阔的技术空间。”他表示。而且他也不认为Chipidea可能会与IDM直接竞争。

但是，他确实做出了这样的预测：具备内部模拟工程资源的IDM们将会出售其部分标准模拟IP。

模拟IP业务在日益增长中。

“回顾历史，”Franca指出，“多亏了EDA行业的崛起，曾经自己开发设计工具的半导体公司不再这么做了；晶圆制造商也让位于专业代工企业；曾经设计专有处理器的厂商现在采用ARM或MIPS内核。”Franca断言：下一步，将是IDM目前开发的用于SoC的部分模拟/混合信号IP。

据Franca透露，Chipidea公司已经与“全球顶尖的10家IDM中的八家”进行合作，开发可以集成到IDM芯片中的IP。IDM内部模拟IP业务的“分离”对业界而言或许仍不明显，但这是一个“持续的过程”。

模拟专长向来被视为IDM的宝贵财富，也是区别其与仅从事数字设计的公司及新创公司的“法宝”。现在，模拟潮流正在又一次上演，甚至以DSP著称的TI公司也自称是家模拟公司。既然这样，为什么具备丰富模拟专长的IDM还要采用别人的模拟IP呢？

Franca给出了答案。目前，即使是飞思卡尔、TI和NXP等大型的IDM们，也正在采取“轻晶圆厂”的模式。快速转向SoC的压力使得这些公司更乐于接受采用外部模拟IP的做法，以此满足紧迫的时间期限。不过，这些公司仍在继续寻求纯粹内部开发的模拟设计，针对自己的工艺水平高度优化其解决方案，Franca指出。

Franca的想法或许是正确的，这只是一个正在发展的趋势，而不是一场“革命”。NXP半导体公司模拟与RF IP技术经理Pieter Hooijmans介绍：“NXP的SoC中所用到的IP均为内部开发，来自公司专门的IP设计团队或产品线内部的开发团队。购买IP的现象还比较罕见。我们认为模拟IP对SoC的性能至关重要，主要因为它们是SoC与物理世界的接口。”

不过，Hooijmans承认：“在某些情况下，购买外部IP的确是一种选择”。Hooijmans拒绝评论Chipidea的业务，但是他列举了几个可能加速模拟IP市场的行业趋势。

首先，需要被支持的IP模块数量持续增加，特别是在串联接口领域；其次，元件和SoC产品之间工艺技术的差距正在增加。他指出，“一项功能需要在众多CMOS节点上得到支持。目前，元件的工艺节点从0.25到0.13微米，而SoC则是从90到45 nm。所以拥有在内部支持每种工艺节点的IP变得越来越困难。”

“在这种情况下，外部IP供应商可能有一些(或更多)极具吸引力、或及时的解决方案。”Hooijmans指出。

Franca认为公司的使命就是：将我们的技术提供给全世界。我们促进竞争、并加速带模拟电路的SoC的发展。

SoC中的模拟IP部分正日益受到关注，即使是对数字IP公司而言亦是如此。ARM公司业务开发部副总裁Oliver Gunasekara预测：“很快的，分立模拟IC业务将萎缩，并会被单一的、包含模拟IP的SoC及系统级封装(SiP)器件所替代。”

问题是如何去实现。但我们发现，ARM公司已经开始尝试模拟IP，并且提供了PCI Express的物理层IP。

Gunasekara指出，与数字IP业务相比，模拟IP市场的挑战是业务模式本身。

Chipidea能够提供手机所需的整套模拟/混合信号嵌入式IP，其支持的功能从模拟基带(ABB)和3GDigRF，到包括蜂窝RF芯片组、音频编解码、功率管理以及USB在内的各种接口。

“模拟IP是以GDSII硬宏模式提供的，这意味着它需要选择特定的代工厂和工艺。”他透露，“该项工作大部分是由手工完成的，由于很少有工具能自动完成它，因此成为一项劳动密集型的工作。”

此外，“随着升级新的工艺，IP需要被重新测试和验证。”他指出，“与主要以RTL形式付运的数字IP相比，这要贵的多。”

按照Franca的观点，模拟IP取得成功的关键，在于提供多功能IP，能支持多家代工厂的多种工艺节点。目前，Chipidea支持来自超过15家不同晶圆制造商的40多种商用及专用工艺，涵盖范围从0.18微米到65纳米。

但是，大多数模拟半导体公司很少与晶圆厂合作，因此当SoC供应商需要集成模拟电路时，他们的选择很少。Chipidea也只关注无SiGe的CMOS工艺或BiCMOS工艺。

“我们之所以选择CMOS，是因为它是目前可用的最便宜的工艺技术。”Franca表示。

但还有其他挑战。正如ARM的Gunasekara所说的：“模拟IP的接口是专用的，所以IP供应商需要进行定制。相比之下，对数字IP而言，因为有标准的Amba总线，所以减少了对定制接口的需求。”

Franca欣然承认，没有哪个模拟IP能不进行调整就完全适合于所有客户的产品。“我们有许多通过了硅验证的模拟IP，为客户提供了信心。但没有任何公司能保证自己的模拟IP能在每种应用中正确工作。”他表示。

模拟IP质量受晶体管模型准确度的影响。此外，Franca说，模拟电路中的工艺元件是“寄生的”，要求进行适当提取。

最后，他指出：“模拟IP的质量需要由代工厂、IP供应商和SoC开发商共同负责。”

Franca最大的自豪来自于其业务的70%至75%来自于回头客。但是，这也引发了另一个问题：模拟IP业务终究是不是一项设计服务？对此，Franca坚决予以否定：“我们不是设计代工。”

Chipidea的追求是主要成为“一家虚拟系统半导体公司”，不过他坦言才刚刚起步。“技术和功能的多样性是我们扩大业务面临的巨大挑战。”Franca表示。

今年早些时候，Chipidea收购了Nordic Semiconductor公司的数据转换器IP业务部门，此举被Franca定性为“构建人力资本的策略”。另外，还收购了Oxford Semiconductor公司的子公司TransDimension，获得了高速USB IP控制器业务。“这将完善我们的USB全球解决方案。”他表示。