一直以来人们对零组件的解析总是不太重视，随着集成电路发明、零组件的复杂性越来越高，MCU、CPU等关键零组件的地位也愈显重要，但是这些零组件的功能、议题，甚至它的名相、定义等，仍只有专业人士才会去做研讨，虽然一般人在生活上不一定会接触到，但可以肯定的是零组件已经成为新时代的显学，是打开现代世界不可或缺的关键锁钥。当然，我们对于零组件的认识也不能满足于片面或个别的功能而已，基础的学理以及完整的解决方案，才能通向科技与人文的终极关怀。

为此，本刊特别在十一周年前夕成立「零组件科技论坛」，希望透过这个多元开放的空间，以定期研讨会、讲座及或是与业界合作举办相关活动等方式，来增进业界与专业人士彼此间的交流与学习，也据此向社会大众传达最新与最佳的核心观念，同时论坛也会结合零组件网站与平面媒体的资源，将其中的信息与社会大众一起分享。

零组件科技论坛已经在9月15日正式开幕，由零组件杂志与台北市电子零件公会共同主办第一场次的研讨会，以「IC设计的分工与升级」为主题，邀请创意电子、美商智霖公司（Xilinx），以及益华计算机（Cadence）等三家分别在IC设计代工、可程序化逻辑组件、EDA工具领域的代表性厂商之专业讲师，为学员深入分析SoC时代IC设计业在分工服务、技术升级，以及虚拟组件整合等不同面向的现况与发展趋势。

《照片一 创意电子市场暨IP业务部副理 刘政欣》

IC设计代工（Design Foundry）是国内IC设计业界逐渐兴起的热门产业；随着SoC时代来临、芯片设计愈趋复杂，市场对于缩短芯片设计流程、以及提供高整合度解决方案的需求，更是让设计代工业成为一种IC设计业再分工的发展趋势。

SoC是一种演化过程

一般对SoC较严谨的定义，是一整合多种主要功能于单一芯片的复杂IC产品，在其中必须包括处理器、内存、沟通接口、逻辑运算、混合讯号、硬件加速器、软件等部分，因此IP的整合对SoC来说非常重要。创意电子市场部副理刘政欣表示，因为SoC的诞生是多种不同来源IP逐渐整合而成，其实SoC并非是一种革命性的产品，而应该视为一种IC演化的过程。

IC产品逐渐演化成SoC的主要原因，来自市场对产品价格更低、处理速度更快、体积更小、耗电量更低，以及更容易设计、具备更多功能的需求；但刘政欣也指出，SoC在设计上仍有良率不佳、测试不易的缺点存在，只不过这些缺点都是可以克服的，未来IC产品朝向SoC的形式发展，仍将会是一种不可避免的大趋势。目前SoC在市场上的应用，占最大宗的是无线通信类产品（如手机），而未来成长性最佳的则为消费性电子产品（如数字相机）。

SoC的基础──IP

IP的使用可说是SoC的基础，而IP Reuse的概念更是SoC设计的重要议题；刘政欣表示，在过去在IP产业未发达的时候，IP的使用顶多只是in house的流通，IP Reuse并不普遍，但随着SoC时代的来临，IP Reuse的概念备受重视，并且也为SoC的设计带来了缩短设计时程、降低设计成本，以及提供多元化需求的三大功能。

IP随着产品需求的多元化而种类繁多，大致可用特性（Differentiation）、功能（Function）、型态（Type）、制程（Process Dependency）等四大项作为主要分类法，其中又以功能与型态两种分类法最为常用；在功能的分类法中，即是依据IP所属的功能加以分类，如内存IP、处理器IP、接口IP、影像IP、声音IP、或是通讯IP等；在型态的分类法中，则是以IP的形式为分类依据，大致可分为硬件IP、软件IP以及韧体IP三种。

刘政欣指出，由于IP产业仍刚刚起步，目前真正在IP市场中获利的厂商并不多，目前IP交易市场排名前四大的产品，分别是微处理器、总线接口（Bus Interface）、以及DSP Code、SRAM四个领域；但他并不看好总线接口及DSP Code的后续发展，指出未来能获利的关键IP，应是属模拟技术领域的IP。

而针对交易越来越热络的IP市场，刘政欣也指出目前在交易上的几个关键议题，包括IP的内容测试认证、估价，以及技术移转的知识产权等，由于业界相关经验与规范仍未完整建构，往往成为IP的提供者与购买者双方交易时常出现的疑问，也衍生许多法律问题；目前国内出现IP相关厂商共同推动的“IP Mall”交易中心，提供经过完整测试认证程序的IP产品，或许也将成为未来国内IP交易市场中的一个良好机制。

刘政欣指出，SoC虽是由多种不同的IP组合而成，但对于SoC的设计者来说，整合不同来源的IP绝非类似拼图的单纯动作，IP的修改与整合技术的克服、设计平台的规划以及晶圆制程技术的配合等议题，都是在SoC设计过程中可能遇到的挑战；而SoC设计代工业者在面对这些挑战之余，仍必须致力提供客户缩短设计时程、上市时间，以及高灵活度、低风险、合理价格的产品，还有单一窗口的服务，这些都是有意进入SoC设计代工领域的业者必须克服的困难，却也是设计代工业者可提供之服务的优势所在。

《照片二 美商智霖资深技术工程经理 江允贵》

由于市场对于IC产品设计高灵活度（flexibility）、低风险，及time-to-design、time-to-market的需求越来越高，使得提供弹性设计环境、可重复仿真侦错的可程序化（programmable）IC产品，如PLD、FPGA等，在市场中越来越受到重视、应用也日益普及。而这些可程序化产品提供的设计平台，可完全依照顾客需求进行设计，可提早进行侦错与功能测试的特性，更为芯片设计技术带来新的冲击。

低风险的可程序化系统IC设计

美商智霖（Xilinx）资深技术工程经理江允贵指出，芯片设计技术之所以必须再升级的原因，主要就是来自市场希望产品具备高功能、又希望降低生产成本的需求；然而随着制程技术的不断进步，IC产品在制造过程中的每一个步骤：包括测试、封装等技术的成本都有升高的趋势，使得复杂的高阶芯片设计成为高风险的挑战；ASIC、SoC等产品日益复杂的电路板设计、多重频率系统以及高速I/O接口等高阶功能，都是使得制程成本升高的主要原因，而这些产品无法事先侦错、测试不易的特性，若最后的产品良率不佳，就可能损失大量时间与金钱成本。

而可程序化系统的IC设计方法，则可以避免以上的风险，工程师利用可程序化系统的设计平台，即可在设计的过程中透过仿真的方式，在产品完成之前进行相关的功能测试与侦错程序，确保产品的质量与功能合乎客户的需求；江允贵以Xilinx的FPGA产品Virtex-Ⅱ为例表示，该产品即具备了多种可程序化的优势，包括：整合多种不同软硬件IP的能力，可应付多种需求的单一平台，以及完全可依客户要求设计订作、全顾客化的特性，以及硬件韧体皆具备可升级的功能。

可程序化产品的优势

而具备可程序功能的FPGA产品，亦为芯片各部分功能的整合带来了多种解决方案──包括同步频率调整功能、可与不同规格内存兼容的接口、多重标准的系统逻辑，以及DCI（Digitally Controlled Impedance）数字式控制阻抗技术的使用，都可使设计进行更加有弹性、有效率。

此外，集成软件设计环境的推出，也为芯片设计技术带来了更新的视野；江允贵举例指出，目前Xilinx最新的设计环境软件具备递增式设计（Incremental Design）的特性，能降低后段设计流程进行变更时所造成的影响，让用户不须承担任何风险。当完成线路配置与路由设定后，新功能可让用户锁定线路配置与路由设定，以保存尚未修改设计区域的效能；它亦能加快编译时间，确保仅有受设计变更影响的区域才会重新建置，并保存其余设计区域的原有配置。

综观以上的多种优势与功能，将可程序化系统运用在SoC设计上，在未来将成为市场中重要的设计方案，因为它具备更高的弹性、也让设计成本能够更为降低；而相信在希望产品设计更有效率的前题下，如何加强相关软件工具之性能规划与功能设计机制、确保各种除错与检验工具能增加设计的正确性，将是随着SoC时代的来临，更受到相关厂商关注与投入研究的重要议题。

《照片三 益华计算机技术服务部SFV技术副理 陈哲生》

为了突破日益复杂的SoC设计过程中，可能遇到的包括IP整合技术、测试侦错技术上的困难与瓶颈，“Platform-based design”（平台式设计）已成为目前倍受重视的热门技术；如何利用Platform-based design技术来让SoC的设计更为灵活而有弹性，并提升产品的良率，是政府与IC设计业界都极为关注的议题。

SoC设计面临的挑战

益华计算机（Cadence）技术副理陈哲生表示，由于SoC是整合多种功能于单一芯片，所以在设计一开始的时候即必须考虑所有的功能需求，在这种情况之下，虽然许多设计业者对于SoC的设计跃跃欲试，但其中的技术门坎并非很容易就能跨越，想进入SoC设计必须面临许多挑战；这些挑战可能来自客户端──如何迎合顾客希望降低产品成本、缩短上市时程的需求，累积相关经验在愈趋高抽象概念的SoC设计领域中提升技术，或提供可程序化软件，是设计者必须面临的第一个挑战。

此外，亦有来自设计过程中的挑战──如何在SoC的设计流程中提早侦错、进行产品功能测试，避免设计的错误影响后段生产流程，以缩短产品上市时间，是设计者必须面对的第二个挑战；还有另一个重要的挑战，即是如何提升生产力、节省大量的设计时间，而这必须靠设计者在整合不同功能组件的过程中，找出最有效率的方法（如结合软硬件的开发），若无丰富经验的累积，几乎难以达成。而随着时间演进，功能越高阶的SoC设计也有愈抽象化的趋势──设计者要将许多不同来源的IP有如堆栈积木般整合在一起，而这些IP往往是不具备实体的“Virtual Componets"，这对设计者来说更是一项艰困挑战。

陈哲生表示，要克服以上的挑战，透过设计工具系统的辅助进行设计流程，是一个最基本、也是最有效的解决方案；以Cadence的设计系统为例，它提供由不同功能的设计工具平台组合而成的设计环境，可协助设计者在SoC设计的整个流程当中，从IP的选择、收集、建构的前置作业，到整合、侦错、功能测试的后段工作，都可以透过平台式的设计环境来达成SoC设计高弹性、高灵活度、高效率的目标。

Platform-based design与SoC

不过虽然Platform-based design在SoC设计领域中，已成为备受重视的议题，对于“Platform”的定义，似乎仍是一个模糊的概念；陈哲生表示，所谓的Platform设计平台概念，其实是随着IC产品日益复杂化的市场需求逐渐演进而来，过去设计者在进行功能简单的基本ASIC产品设计时，或许仅需简单的设计工具辅助即可进行，然而当产品演进到复杂的SoC，单纯的设计工具已经不符需求，必须藉助具备更多层次功能、更有系统的设计工具时，设计平台的概念也应运而生。

但平台式设计的概念与工具的推出，在一开始却未受到业界的普遍支持，主要原因是在于SoC等较复杂IC产品在市场中所占的范围不大、从事此方面产品设计的IC设计业者也不多，使得较适合大型IC设计公司的平台式设计工具，并不如预期地受到业者欢迎。

即使如此，平台式设计对加速SoC时代来临，对于IC设计业者来说仍是一个值得探讨与深入研究的解决方案，仍具备很大的发展空间；而陈哲生也指出使用平台式设计，在未来发展上必须注意的两个重要关键，一是设计方法论的完整建构，而另一个则是善用平台式设计工具带来的衍生设计功能，如此才能让平台式设计发挥最大的效用。