作者：Steve Leivson, 賽靈思公司戰略營銷和業務規劃總監
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，我突然發現，這款有20年歷史的測試設備標志著ASIC設計歷時10年的衰落正開始顯著加速。 Dave打開eBay ScopeMeter，發現其內部有數字和模擬兩個主要的電路板。ScopeMeter的數字電路板包含兩個ASIC和一個83C196掩碼編程的16位微控制器（來自Intel的早期MCS-96系列）。SoC時代開始于1995年，Fluke于1994年構建這款DSO，剛好在處理器開始采用ASIC技術之前，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/鍵盤控制器（標記為“Fluke MASIC”，由日立公司制造）和時基/觸發器/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、模擬開關和跟蹤保持電路，可提供兩個模擬信號通道。也就是說采用兩個數字ASIC和一個模擬ASIC的相對較小型的儀器近20年前售價為一兩千美元。 下面是Dave的EEVBlog視頻截圖，左側為ScopeMeter的數字電路板。我分別在兩個數字ASIC和Intel 83C196微控制器上畫了紅圈。
（圖片經Dave Jones許可轉載采用，www.eevblog.com） Fluke ScopeMeters作為一種測試設備，銷量較高。不過讓人很難相信今天設計的任何此類儀器會采用兩個數字ASIC和一個微控制器。事實上今天根本就不會出現這樣的設計。要是Fluke晚幾年再設計這款ScopeMeter，很可能這兩個數字ASIC和一個掩碼編程的微控制器都會設計成一個SoC，或許極有可能是ARM微處理器內核。 多個數字ASIC和處理器芯片集成到單個器件是20世紀90年代中期以來ASIC設計數量大幅減少的一個重要原因。EDA發布的研究報告顯示，ASIC設計數量從1997年開始進入頂峰時期，每年約11,000個，隨后則面臨以下三重挑戰： 1. 將多個ASIC、處理器和其它器件進一步集成到單個SoC，而且遵循摩爾定律的發展速度。（Fluke 91 ScopeMeter顯然是這類ASIC整合的首選對象。） 2. 1999/2000年的互聯網泡沫破滅以及隨后2008/2009年的經濟衰退。 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削減了約80%。 在某些市場領域，ASSP也出現了類似的趨勢，在設計和NRE成本方面跟ASIC的問題大同小異。此外，ASSP廠商也要面臨多種不同市場的要求，因為ASSP的目標市場跟其它所有市場一樣也在越來越細分化。這一趨勢會導致任何特定ASSP的銷量下降，從而催生了涵蓋多種不同要求組合的“超集 （superset）”ASSP的開發。不過一個用戶如果選擇了“超集”ASSP，那就是說只使用ASSP的一部分功能，而ASSP的成本卻高于他們實際所需的。說到底，ASSP用戶，也就是系統廠商，要為超集ASSP支付更多成本，而現在的ASSP越來越無法充分滿足某種特定的設計要求了。 這時就要讓可編程邏輯器件發揮作用。（您已經料到我要這么說了吧？）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。 舉例來說，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，新系列產品將取代公司現有的1200系列HPLC。（敬請參見我在ARM網站上的嘉賓博客“安捷倫生命科學采用賽靈思技術確保軟硬件儀表平臺可充分滿足未來要求 (“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現了再利用。起初，新設計只使用Zynq All Programmable Soc的一個片上ARM處理器，不過Fusion設計團隊認為Zynq-7000 SoC上的第二個ARM處理器的更多處理資源也能發揮很大作用。因為種種原因，這種單芯片技術的軟/硬件可重編程功能的結合為安捷倫設計團隊帶來了巨大競爭優勢，ARM網站博客介紹了具體情況。 雖然安捷倫這個例子講的是分析儀表應用領域，但同樣的情況也適用于日常大多數市場。特別是在通信、網絡和數據中心市場上這種情況尤為明顯。隨著通信速率的提升，上述市場不斷需要最先進的芯片生產工藝，從而實現所需的性能。但是，設計成本快速提升，細分市場越來越小而且快速增加，這些壓力同樣存在，再加上快速變化的標準也是市場的基本現象，因此ASIC和ASSP解決方案在經濟上越來越沒有吸引力了。 軟硬件All Programmable解決方案則越來越具吸引力。 現在您或許要想，我是不是太有點自吹自擂了。如果說我還沒有給您足夠的論據證明，那說明我的工作做得不好。下面給出賽靈思All Programmable器件在通信、網絡和數據中心應用領域已經取代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點，那就是越來越多應用領域正在用All Programmable器件取代ASIC和ASSP，這是大勢所趨。我今后幾個月還要在All Programmable 星球社區進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，并通過我介紹的方法解決您自己的一些設計問題。如需了解更多詳情，現在您可以登錄：www.xilinx.com/cn/smarternetworks。 |
