作者：Steve Leivson, 賽靈思公司戰略營(yíng)銷(xiāo)和業(yè)務(wù)規劃總監
上周在看了我的朋友Dave Jones拆解一臺舊的Fluke 91 ScopeMeter DSO（數字采樣示波器）的視頻時(shí)，我突然發(fā)現，這款有20年歷史的測試設備標志著(zhù)ASIC設計歷時(shí)10年的衰落正開(kāi)始顯著(zhù)加速。 Dave打開(kāi)eBay ScopeMeter，發(fā)現其內部有數字和模擬兩個(gè)主要的電路板。ScopeMeter的數字電路板包含兩個(gè)ASIC和一個(gè)83C196掩碼編程的16位微控制器（來(lái)自Intel的早期MCS-96系列）。SoC時(shí)代開(kāi)始于1995年，Fluke于1994年構建這款DSO，剛好在處理器開(kāi)始采用ASIC技術(shù)之前，因此我們能夠看到有單獨的板載微控制器。 ScopeMeter數字電路板上的數字ASIC似乎是閃存存儲器/鍵盤(pán)控制器（標記為“Fluke MASIC”，由日立公司制造）和時(shí)基/觸發(fā)器/事件計數器/顯示處理器（標記為“Fluke D-ASIC”，由LSI公司制造）。第三塊ASIC則由飛利浦公司制造，這是DSO模擬電路板上的模擬芯片，其集成有放大器、模擬開(kāi)關(guān)和跟蹤保持電路，可提供兩個(gè)模擬信號通道。也就是說(shuō)采用兩個(gè)數字ASIC和一個(gè)模擬ASIC的相對較小型的儀器近20年前售價(jià)為一兩千美元。 下面是Dave的EEVBlog視頻截圖，左側為ScopeMeter的數字電路板。我分別在兩個(gè)數字ASIC和Intel 83C196微控制器上畫(huà)了紅圈。
（圖片經(jīng)Dave Jones許可轉載采用，www.eevblog.com） Fluke ScopeMeters作為一種測試設備，銷(xiāo)量較高。不過(guò)讓人很難相信今天設計的任何此類(lèi)儀器會(huì )采用兩個(gè)數字ASIC和一個(gè)微控制器。事實(shí)上今天根本就不會(huì )出現這樣的設計。要是Fluke晚幾年再設計這款ScopeMeter，很可能這兩個(gè)數字ASIC和一個(gè)掩碼編程的微控制器都會(huì )設計成一個(gè)SoC，或許極有可能是ARM微處理器內核。 多個(gè)數字ASIC和處理器芯片集成到單個(gè)器件是20世紀90年代中期以來(lái)ASIC設計數量大幅減少的一個(gè)重要原因。EDA發(fā)布的研究報告顯示，ASIC設計數量從1997年開(kāi)始進(jìn)入頂峰時(shí)期，每年約11,000個(gè)，隨后則面臨以下三重挑戰： 1. 將多個(gè)ASIC、處理器和其它器件進(jìn)一步集成到單個(gè)SoC，而且遵循摩爾定律的發(fā)展速度。（Fluke 91 ScopeMeter顯然是這類(lèi)ASIC整合的首選對象。） 2. 1999/2000年的互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅以及隨后2008/2009年的經(jīng)濟衰退。 3. 尖端納米工藝SoC的設計和NRE成本迅速增加。 在上述三大趨勢影響下，ASIC的設計數量從1997年的峰值到現在已經(jīng)削減了約80%。 在某些市場(chǎng)領(lǐng)域，ASSP也出現了類(lèi)似的趨勢，在設計和NRE成本方面跟ASIC的問(wèn)題大同小異。此外，ASSP廠(chǎng)商也要面臨多種不同市場(chǎng)的要求，因為ASSP的目標市場(chǎng)跟其它所有市場(chǎng)一樣也在越來(lái)越細分化。這一趨勢會(huì )導致任何特定ASSP的銷(xiāo)量下降，從而催生了涵蓋多種不同要求組合的“超集 （superset）”ASSP的開(kāi)發(fā)。不過(guò)一個(gè)用戶(hù)如果選擇了“超集”ASSP，那就是說(shuō)只使用ASSP的一部分功能，而ASSP的成本卻高于他們實(shí)際所需的。說(shuō)到底，ASSP用戶(hù)，也就是系統廠(chǎng)商，要為超集ASSP支付更多成本，而現在的ASSP越來(lái)越無(wú)法充分滿(mǎn)足某種特定的設計要求了。 這時(shí)就要讓可編程邏輯器件發(fā)揮作用。（您已經(jīng)料到我要這么說(shuō)了吧？）最新型28nm器件，如賽靈思7系列FPGA和Zynq All Programmable SoC，都能在眾多設計中取代ASIC和ASSP。 舉例來(lái)說(shuō)，安捷倫（Angilent）公司近期宣布在其新一代Fusion HPLC（高效液相色譜）儀表系列中采用賽靈思Zynq-7000平臺，新系列產(chǎn)品將取代公司現有的1200系列HPLC。（敬請參見(jiàn)我在A(yíng)RM網(wǎng)站上的嘉賓博客“安捷倫生命科學(xué)采用賽靈思技術(shù)確保軟硬件儀表平臺可充分滿(mǎn)足未來(lái)要求 (“Agilent Life Sciences future-proofs HW/SW instrument platform with Xilinx)”。）Agilent 1200系列儀表模塊采用了內嵌在FPGA中的PowerPC微處理器。 針對安捷倫的新一代HPLC儀表模塊，Fusion設計團隊將新設計集成到同一芯片上：也就是帶有雙處理器的賽靈思Zynq-7000系列的一款產(chǎn)品。設計團隊對當前HPLC儀表系列固件和VHDL硬件設計的大部分均實(shí)現了再利用。起初，新設計只使用Zynq All Programmable Soc的一個(gè)片上ARM處理器，不過(guò)Fusion設計團隊認為Zynq-7000 SoC上的第二個(gè)ARM處理器的更多處理資源也能發(fā)揮很大作用。因為種種原因，這種單芯片技術(shù)的軟/硬件可重編程功能的結合為安捷倫設計團隊帶來(lái)了巨大競爭優(yōu)勢，ARM網(wǎng)站博客介紹了具體情況。 雖然安捷倫這個(gè)例子講的是分析儀表應用領(lǐng)域，但同樣的情況也適用于日常大多數市場(chǎng)。特別是在通信、網(wǎng)絡(luò )和數據中心市場(chǎng)上這種情況尤為明顯。隨著(zhù)通信速率的提升，上述市場(chǎng)不斷需要最先進(jìn)的芯片生產(chǎn)工藝，從而實(shí)現所需的性能。但是，設計成本快速提升，細分市場(chǎng)越來(lái)越小而且快速增加，這些壓力同樣存在，再加上快速變化的標準也是市場(chǎng)的基本現象，因此ASIC和ASSP解決方案在經(jīng)濟上越來(lái)越?jīng)]有吸引力了。 軟硬件All Programmable解決方案則越來(lái)越具吸引力。 現在您或許要想，我是不是太有點(diǎn)自吹自擂了。如果說(shuō)我還沒(méi)有給您足夠的論據證明，那說(shuō)明我的工作做得不好。下面給出賽靈思All Programmable器件在通信、網(wǎng)絡(luò )和數據中心應用領(lǐng)域已經(jīng)取代200多款ASIC和ASSP的部分情況概覽：
根據上述論據，我希望您也能同意我的觀(guān)點(diǎn)，那就是越來(lái)越多應用領(lǐng)域正在用All Programmable器件取代ASIC和ASSP，這是大勢所趨。我今后幾個(gè)月還要在A(yíng)ll Programmable 星球社區進(jìn)一步深入地詳細分析這一趨勢，目的就是讓您了解更多信息，并通過(guò)我介紹的方法解決您自己的一些設計問(wèn)題。如需了解更多詳情，現在您可以登錄：www.xilinx.com/cn/smarternetworks。 |
