低功耗设计遇瓶颈产业链各环节应通力合作

    功耗问题已成为现今全球电子信息产品中最显而易见且亟待解决的问题。对电子产品研发人员而言，降低功耗已成为设计时首要考虑的问题。由国际半导体设备与材料协会(SEMI)、GSA(全球半导体联盟）和华美半导体协会(CASPA)联合主办的无线与低功耗应用IC（集成电路）设计研讨会日前在上海召开。研讨会介绍和探讨了无线和低功耗应用领域IC设计、EDA（电子设计自动化）工具、器件/制程最优化等的技术趋势和技术方案。风险投资公司、EDA厂商、IC设计公司以及晶圆代工制造企业相关人士出席了研讨会，并对如何创新迎接低功耗挑战发表了独到见解。

便携产品对功耗要求日益严格

    现在业界对功耗问题谈得很多，低功耗可以说是目前业界的热点问题。为什么会如此，安谋(ARM)咨询(上海)有限公司销售经理费浙平在接受《中国电子报》记者采访时认为有两方面原因，一个是软件，现在功耗问题如此突出是软件太多所致，每个设备(整机)上软件都是成千上万，软件“跑”得太多使功耗问题日益突出。目前，像手机、PMP等，功能很多很花哨，有很漂亮的动画和音乐，而且有很强大的操作系统在后台。这些功能需要很强大的软件来支撑，这给低功耗设计带来挑战，这种功能软件越多功耗就越大。第二，设计领域功耗问题突出是因为电池技术发展太慢。在过去10年中电池技术进步很小，而设备功能越来越强大，所以功耗问题越来越突出。如何解决这个问题，从系统角度来看，费浙平认为，软件优化对降低功耗是有帮助的，此外，芯片的设计、制造对功耗也有影响，所以要从整个系统的角度来解决低功耗的问题。

    随着无线应用技术的发展，很多产品从有线向无线转变，无线产品功耗问题是非常关键的因素，随着便携产品向小型化和薄型化方向发展，要求电池也要相应缩小，因此对功耗要求就会越来越严格。中芯国际集成电路制造(上海)有限公司设计服务处主任工程师雷雨认为，对无线应用产品，低功耗设计是必需的，是没有选择的。随着产品集成度越来越高，功能越来越多，对电池设备供电的要求也越来越高，功耗成为关键的因素。雷雨认为，未来功耗是一个不可避免的问题。

创新设计应对高成本挑战

    “创新”是目前最热门、出现频率最高的词汇之一。在整个半导体产业链中，设计创新无疑是最受瞩目的。雷雨认为，创新对企业来讲，最现实的问题就是赢利。从传统设计转向低功耗设计必然要增加设计的复杂程度，从而影响产品上市时间，工业界如果能够在这些方面有所突破，应该是比较有价值的创新。另外，低功耗设计标准化应该是努力的方向及重点。

    费浙平认为，就创新来讲，其实革命性的创新现在很难看到，但每年的技术突破都在不断发生，把这些突破的技术应用到设计中也是一种创新。费浙平认为，目前无线应用设计成本高是最大挑战，我们看到了新的应用，但成本太高制约了发展。

   “创新，从IC设计来讲，工艺是在不断进步的。我们知道，低功耗和高性能是一对矛盾，但与以前相比是在不断进步的。就芯片设计本身来讲，也是在不断进步的。拿ARM核来讲，最近几年从ARM7、ARM9、ARM11等也在不断进步。就后端设计来讲，布局布线、EDA工具等也在不断进步。”费浙平认为。

    高通公司张小南在接受《中国电子报》记者采访时介绍说，简单地讲，原来的线路设计是在给大多数的晶体管做的，当你做低功耗的时候会出现良率的问题，良率的问题最后变成一个统计的问题，统计的问题就变成一个全新的分析和设计的方法，这为低功耗设计带来了全新的挑战。

    目前低功耗设计正在面临极限的挑战，比较典型的例子就是存储元件，现在的电压就已经很难在向下发展，如果进一步向下发展，存储元件的良率就没有了。除此之外，数字逻辑电路也会遇到同样的问题，电压也很难再降低。“创新是多方面的，我想对电路设计工程师来讲，他们的职责就是解决问题，我希望产业链的各个环节都能注意到这个问题，从而共同把这个问题解决。”张小南认为。

功耗问题需产业链共同面对

    产业链各个环节共同面对低功耗问题很重要。Cadence公司亚太区总裁居龙认为成立联盟很重要。“有人认为低功耗设计的瓶颈是没有一个好的设计工具，从某个角度来讲确实如此，这里有成本的因素，也有资金投入和人才的因素。所以，今后低功耗设计需要包括EDA工具厂商在内的整个产业链的通力合作。”居龙表示。

     VeriSilicon公司李念峰认为，目前低功耗设计是值得我们骄傲的。“看看现在我们一部手机的功能几乎等于原来一台计算机的功能。我认为，目前低功耗设计制约因素是电池技术，目前业界对电池产品的期望值越来越高，这来源于产品的功能越来越强和电池对产品功能的约束。”李念峰说。

    如何面对日益严峻的功耗挑战，李念峰认为，需要产业链各个环节共同努力和协调，不能只依靠单独的任何一家完成如此艰巨的任务。“过去几十年的历史也证明，目前已经到了大家互利合作的时期和阶段，低功耗设计会一直继续下去。”李念峰表示。