一直以來人們對零組件的解析總是不太重視，隨著積體電路發明、零組件的複雜性越來越高，MCU、CPU等關鍵零組件的地位也愈顯重要，但是這些零組件的功能、議題，甚至它的名相、定義等，仍只有專業人士才會去做研討，雖然一般人在生活上不一定會接觸到，但可以肯定的是零組件已經成為新時代的顯學，是打開現代世界不可或缺的關鍵鎖鑰。當然，我們對於零組件的認識也不能滿足於片面或個別的功能而已，基礎的學理以及完整的解決方案，才能通向科技與人文的終極關懷。

為此，本刊特別在十一週年前夕成立「零組件科技論壇」，希望透過這個多元開放的空間，以定期研討會、講座及或是與業界合作舉辦相關活動等方式，來增進業界與專業人士彼此間的交流與學習，也據此向社會大眾傳達最新與最佳的核心觀念，同時論壇也會結合零組件網站與平面媒體的資源，將其中的資訊與社會大眾一起分享。

零組件科技論壇已經在9月15日正式開幕，由零組件雜誌與台北市電子零件公會共同主辦第一場次的研討會，以「IC設計的分工與升級」為主題，邀請創意電子、美商智霖公司（Xilinx），以及益華電腦（Cadence）等三家分別在IC設計代工、可程式化邏輯元件、EDA工具領域的代表性廠商之專業講師，為學員深入分析SoC時代IC設計業在分工服務、技術升級，以及虛擬元件整合等不同面向的現況與發展趨勢。

《照片一　創意電子市場暨IP業務部副理　劉政欣》

IC設計代工（Design Foundry）是國內IC設計業界逐漸興起的熱門產業；隨著SoC時代來臨、晶片設計愈趨複雜，市場對於縮短晶片設計流程、以及提供高整合度解決方案的需求，更是讓設計代工業成為一種IC設計業再分工的發展趨勢。

SoC是一種演化過程

一般對SoC較嚴謹的定義，是一整合多種主要功能於單一晶片的複雜IC產品，在其中必須包括處理器、記憶體、溝通介面、邏輯運算、混合訊號、硬體加速器、軟體等部分，因此IP的整合對SoC來說非常重要。創意電子市場部副理劉政欣表示，因為SoC的誕生是多種不同來源IP逐漸整合而成，其實SoC並非是一種革命性的產品，而應該視為一種IC演化的過程。

IC產品逐漸演化成SoC的主要原因，來自市場對產品價格更低、處理速度更快、體積更小、耗電量更低，以及更容易設計、具備更多功能的需求；但劉政欣也指出，SoC在設計上仍有良率不佳、測試不易的缺點存在，只不過這些缺點都是可以克服的，未來IC產品朝向SoC的形式發展，仍將會是一種不可避免的大趨勢。目前SoC在市場上的應用，佔最大宗的是無線通訊類產品（如手機），而未來成長性最佳的則為消費性電子產品（如數位相機）。

SoC的基礎──IP

IP的使用可說是SoC的基礎，而IP Reuse的概念更是SoC設計的重要議題；劉政欣表示，在過去在IP產業未發達的時候，IP的使用頂多只是in house的流通，IP Reuse並不普遍，但隨著SoC時代的來臨，IP Reuse的概念備受重視，並且也為SoC的設計帶來了縮短設計時程、降低設計成本，以及提供多元化需求的三大功能。

IP隨著產品需求的多元化而種類繁多，大致可用特性（Differentiation）、功能（Function）、型態（Type）、製程（Process Dependency）等四大項作為主要分類法，其中又以功能與型態兩種分類法最為常用；在功能的分類法中，即是依據IP所屬的功能加以分類，如記憶體IP、處理器IP、介面IP、影像IP、聲音IP、或是通訊IP等；在型態的分類法中，則是以IP的形式為分類依據，大致可分為硬體IP、軟體IP以及韌體IP三種。

劉政欣指出，由於IP產業仍剛剛起步，目前真正在IP市場中獲利的廠商並不多，目前IP交易市場排名前四大的產品，分別是微處理器、匯流排介面（Bus Interface）、以及DSP Code、SRAM四個領域；但他並不看好匯流排介面及DSP Code的後續發展，指出未來能獲利的關鍵IP，應是屬類比技術領域的IP。

而針對交易越來越熱絡的IP市場，劉政欣也指出目前在交易上的幾個關鍵議題，包括IP的內容測試認證、估價，以及技術移轉的智慧財產權等，由於業界相關經驗與規範仍未完整建構，往往成為IP的提供者與購買者雙方交易時常出現的疑問，也衍生許多法律問題；目前國內出現IP相關廠商共同推動的“IP Mall”交易中心，提供經過完整測試認證程序的IP產品，或許也將成為未來國內IP交易市場中的一個良好機制。

劉政欣指出，SoC雖是由多種不同的IP組合而成，但對於SoC的設計者來說，整合不同來源的IP絕非類似拼圖的單純動作，IP的修改與整合技術的克服、設計平台的規劃以及晶圓製程技術的配合等議題，都是在SoC設計過程中可能遇到的挑戰；而SoC設計代工業者在面對這些挑戰之餘，仍必須致力提供客戶縮短設計時程、上市時間，以及高靈活度、低風險、合理價格的產品，還有單一窗口的服務，這些都是有意進入SoC設計代工領域的業者必須克服的困難，卻也是設計代工業者可提供之服務的優勢所在。

《照片二　美商智霖資深技術工程經理　江允貴》

由於市場對於IC產品設計高靈活度（flexibility）、低風險，及time-to-design、time-to-market的需求越來越高，使得提供彈性設計環境、可重複模擬偵錯的可程式化（programmable）IC產品，如PLD、FPGA等，在市場中越來越受到重視、應用也日益普及。而這些可程式化產品提供的設計平台，可完全依照顧客需求進行設計，可提早進行偵錯與功能測試的特性，更為晶片設計技術帶來新的衝擊。

低風險的可程式化系統IC設計

美商智霖（Xilinx）資深技術工程經理江允貴指出，晶片設計技術之所以必須再升級的原因，主要就是來自市場希望產品具備高功能、又希望降低生產成本的需求；然而隨著製程技術的不斷進步，IC產品在製造過程中的每一個步驟：包括測試、封裝等技術的成本都有升高的趨勢，使得複雜的高階晶片設計成為高風險的挑戰；ASIC、SoC等產品日益複雜的電路板設計、多重時脈系統以及高速I/O介面等高階功能，都是使得製程成本升高的主要原因，而這些產品無法事先偵錯、測試不易的特性，若最後的產品良率不佳，就可能損失大量時間與金錢成本。

而可程式化系統的IC設計方法，則可以避免以上的風險，工程師利用可程式化系統的設計平台，即可在設計的過程中透過模擬的方式，在產品完成之前進行相關的功能測試與偵錯程序，確保產品的品質與功能合乎客戶的需求；江允貴以Xilinx的FPGA產品Virtex-Ⅱ為例表示，該產品即具備了多種可程式化的優勢，包括：整合多種不同軟硬體IP的能力，可應付多種需求的單一平台，以及完全可依客戶要求設計訂作、全顧客化的特性，以及硬體韌體皆具備可升級的功能。

可程式化產品的優勢

而具備可程式功能的FPGA產品，亦為晶片各部分功能的整合帶來了多種解決方案──包括同步時脈調整功能、可與不同規格記憶體相容的介面、多重標準的系統邏輯，以及DCI（Digitally Controlled Impedance）數位式控制阻抗技術的使用，都可使設計進行更加有彈性、有效率。

此外，整合式軟體設計環境的推出，也為晶片設計技術帶來了更新的視野；江允貴舉例指出，目前Xilinx最新的設計環境軟體具備遞增式設計（Incremental Design）的特性，能降低後段設計流程進行變更時所造成的影響，讓使用者不須承擔任何風險。當完成線路配置與路由設定後，新功能可讓使用者鎖定線路配置與路由設定，以保存尚未修改設計區域的效能；它亦能加快編譯時間，確保僅有受設計變更影響的區域才會重新建置，並保存其餘設計區域的原有配置。

綜觀以上的多種優勢與功能，將可程式化系統運用在SoC設計上，在未來將成為市場中重要的設計方案，因為它具備更高的彈性、也讓設計成本能夠更為降低；而相信在希望產品設計更有效率的前題下，如何加強相關軟體工具之性能規劃與功能設計機制、確保各種除錯與檢驗工具能增加設計的正確性，將是隨著SoC時代的來臨，更受到相關廠商關注與投入研究的重要議題。

《照片三　益華電腦技術服務部SFV技術副理　陳哲生》

為了突破日益複雜的SoC設計過程中，可能遇到的包括IP整合技術、測試偵錯技術上的困難與瓶頸，“Platform-based design”（平台式設計）已成為目前倍受重視的熱門技術；如何利用Platform-based design技術來讓SoC的設計更為靈活而有彈性，並提昇產品的良率，是政府與IC設計業界都極為關注的議題。

SoC設計面臨的挑戰

益華電腦（Cadence）技術副理陳哲生表示，由於SoC是整合多種功能於單一晶片，所以在設計一開始的時候即必須考量所有的功能需求，在這種情況之下，雖然許多設計業者對於SoC的設計躍躍欲試，但其中的技術門檻並非很容易就能跨越，想進入SoC設計必須面臨許多挑戰；這些挑戰可能來自客戶端──如何迎合顧客希望降低產品成本、縮短上市時程的需求，累積相關經驗在愈趨高抽象概念的SoC設計領域中提昇技術，或提供可程式化軟體，是設計者必須面臨的第一個挑戰。

此外，亦有來自設計過程中的挑戰──如何在SoC的設計流程中提早偵錯、進行產品功能測試，避免設計的錯誤影響後段生產流程，以縮短產品上市時間，是設計者必須面對的第二個挑戰；還有另一個重要的挑戰，即是如何提升生產力、節省大量的設計時間，而這必須靠設計者在整合不同功能元件的過程中，找出最有效率的方法（如結合軟硬體的開發），若無豐富經驗的累積，幾乎難以達成。而隨著時間演進，功能越高階的SoC設計也有愈抽象化的趨勢──設計者要將許多不同來源的IP有如堆疊積木般整合在一起，而這些IP往往是不具備實體的“Virtual Componets"，這對設計者來說更是一項艱困挑戰。

陳哲生表示，要克服以上的挑戰，透過設計工具系統的輔助進行設計流程，是一個最基本、也是最有效的解決方案；以Cadence的設計系統為例，它提供由不同功能的設計工具平台組合而成的設計環境，可協助設計者在SoC設計的整個流程當中，從IP的選擇、收集、建構的前置作業，到整合、偵錯、功能測試的後段工作，都可以透過平台式的設計環境來達成SoC設計高彈性、高靈活度、高效率的目標。

Platform-based design與SoC

不過雖然Platform-based design在SoC設計領域中，已成為備受重視的議題，對於“Platform”的定義，似乎仍是一個模糊的概念；陳哲生表示，所謂的Platform設計平台概念，其實是隨著IC產品日益複雜化的市場需求逐漸演進而來，過去設計者在進行功能簡單的基本ASIC產品設計時，或許僅需簡單的設計工具輔助即可進行，然而當產品演進到複雜的SoC，單純的設計工具已經不符需求，必須藉助具備更多層次功能、更有系統的設計工具時，設計平台的概念也應運而生。

但平台式設計的概念與工具的推出，在一開始卻未受到業界的普遍支持，主要原因是在於SoC等較複雜IC產品在市場中所佔的範圍不大、從事此方面產品設計的IC設計業者也不多，使得較適合大型IC設計公司的平台式設計工具，並不如預期地受到業者歡迎。

即使如此，平台式設計對加速SoC時代來臨，對於IC設計業者來說仍是一個值得探討與深入研究的解決方案，仍具備很大的發展空間；而陳哲生也指出使用平台式設計，在未來發展上必須注意的兩個重要關鍵，一是設計方法論的完整建構，而另一個則是善用平台式設計工具帶來的衍生設計功能，如此才能讓平台式設計發揮最大的效用。