Какие новые направления развития инструментов разработки были представлены на конференции DATE, прошедшей в марте текущего года? Какие изменения ждут отрасль завтра?
Структура мира САПР кажется стабильной: тройка крупных компаний, а также ряд более мелких фирм, причем основная часть продуктов этих компаний создана на RTL. Но состояние отрасли может измениться завтра. Изменения гарантированы, потому что они уже происходили много раз в прошлом.
Скорее всего, три обстоятельства будут влиять на такие изменения: рост использования инструментов разработки системного уровня, расширение масштабов применения IP-блоков и рост концентрации производства в небольшом числе фабрик. Все эти тенденции были представлены на конференции DATE 2011 (Design, Automation, and Test in Europe) в Гренобле.
Кристиан Флаутнер (Krisztian Flautner), вице-президент по R&D компании ARM, предложил картину будущего. Сегодняшнюю сцену САПР он видит в виде треногого табурета: одна ножка – это САПР, ведущие IP-компании (подобные ARM) – это вторая ножка, а кремниевые фабрики – третья. Никто из них не имеет четко определенного направления деятельности. Кремниевые фабрики предлагают IP, также как и САПР-компании. Крупные IP-компании предлагают инструменты, как и кремниевые фабрики. Все они предлагают сервис по проектированию.
На взгляд Флаутнера текущее положение вещей неустойчиво, и он предположил, что, в будущем кремниевые фабрики и IP-компании столкнут САПР-компании со сцены. Эта тенденция согласуется с подходом, при котором обеспечивается возможность соединить вместе систему-на-кристалле (СНК) с IP и шинами, в которые интегрированы шинные интерфейсы.
Фактически, реализация такого подхода возможна с помощью расширяемой процессорной платформы Xilinx Zynq (Xilinx Zynq Extensible Processing Platform).
Не все согласились с Флаутнером. Например, Эджой Боуз (Ajoy Bose), президент и генеральный директор Atrenta и Джон Брюггмэн (John Bruggeman), руководитель службы маркетинга Cadence, уверены, что так называемый подход EDA360 обеспечил бы выживание традиционных САПР-компаний. По-сути, EDA360 – это инициатива Брюггмэна и компании Cadence в целом, направленная на повышение роли САПР-компаний как в сфере создания новых методов проектирования более высокого уровня, в частности развития инструментов системного уровня (ESL), так и в сфере расширения предложения IP-блоков, а также удовлетворения растущих потребностей компаний в программном обеспечении. Представленная в прошлом году инициатива EDA360 вначале напоминала маркетинговый ход компании Cadence, но затем получила достаточно широкое одобрение, так как содержала ряд разумных идей. Такое впечатление, что даже Synopsys поддержала некоторые аспекты такого подхода, поскольку Джоаким Кункель (Joachim Kunkel), старший вице-президент и директор этой компании, предложил отойти от того представления, что на чипе просто работает какая-либо программа, а вместо этого, рассматривать систему-на-кристалле, как программную платформу для исполнения какой-либо задачи.
Это напоминает один интересный взгляд на ДНК: с точки зрения человека ДНК – это механизм для создания других людей, а для ДНК люди – это платформа для создания другой ДНК.
Брюггмэн усомнился в том, что кремниевые фабрики могли бы заняться бизнесом в области инструментов разработки. Напротив, Кристоф Хир (Christoph Heer), вице-президент Infineon, отметил возрастающую роль кремниевых фабрик, которые предлагают IP и сервис по проектированию. Он также подчеркнул, что многие новые идеи для инструментов проектирования были внедрены стартапами; затем эти идеи были приобретены крупными игроками рынка и интегрированы в свои продукты. Стартапы сегодня главным образом работают на системном уровне, в то время как очень мало компаний работает на уровне проектирования с учетом технологических требований (Design for Manufacturing – DFM) и более низких уровнях.
Некоторые компании предложили свои подходы для создания проблемно-ориентированных процессоров (Application Specific Instruction-set Processors – ASIP). Бельгийская компания Target показала, как они «наводят мосты» между микропроцессорами общего назначения и аппаратно-реализуемыми информационными каналами. Идея состоит в том, что в ASIC или СНК имеются некоторые зоны, в пределах которых разработчики хотели бы сохранить возможность конфигурирования, например, для того, чтобы поддерживать изменения в стандартах, но не хотят лишних издержек полнофункционального процессора. Используя подход компании Target, разработчики могут сделать описание ASIP на фирменном языке nML. Описание генерирует полный набор средств программной разработки (Software Development Kit – SDK), включая компилятор C вместе с ассемблером и компоновщиком, симулятор набора команд, аппаратный генератор для создания RTL-кода, совместимого со стандартными инструментами разработки, и генератор тестовых программ; причем все эти компоненты построены на базе GUI.
Похожий подход предлагается чешской компанией Codasip. Язык архитектуры, названный ISAC, позволяет генерировать архитектуру сверхдлинного командного слова (VLIW) и многопроцессорные СНК, которые поддерживаются полным набором инструментов, включая компилятор, декомпилятор, средства тестирования и генераторы RTL-кода.
Альтернативный подход к решению этой проблемы предложила французская компания Adicsys. Ее инструменты генерируют синтезируемые программируемые ядра для создания структуры, подобной FPGA на базе RTL-кода. Ранее без особого успеха компании пытались ввести в проект FPGA как IP-блок. Препятствиями к этому служили физическая площадь IP-блока, скорость работы матричной структуры и отсутствие гибких возможностей аппаратного IP-блока. Синтезируемые программируемые ядра компании Adicsys могут быть масштабируемы до оптимального размера и имеют быстродействие, сравнимое с другими блоками устройства.
Еще одна компания из Франции обратила внимание на проблему точности моделирования аналоговых схем и схем смешанного сигнала. Spice работает на транзисторном уровне и его вычислительных ресурсов не хватает для моделирования крупных схем. Компания Asygn предлагает моделирование на уровне реализации аналоговой системы (Analog System Implementation – ASI).
Как утверждают в компании, такой подход позволяет выполнять моделирование представленной схемы всего за 2 минуты, в отличие от 80 часов работы, которые требует Spice.
Разными компаниями были предложены различные методы проектирования. Наверное, не стоит описывать их в подробностях в нашем кратком обзоре. Однако вывод напрашивается сам собой: с одной стороны, имеются крупные компании, которые занимаются обсуждением будущего отрасли, а с другой – небольшие компании, продвигающие и внедряющие новые технологии и новые идеи. По сути, ничего нового. Но возникает вопрос: есть ли будущее у бизнеса в области САПР? Конечно, есть, но определенно не в той форме, которая имеется в настоящее время. Современное состояние отрасли, в действительности, не устойчиво, так как многие компании-разработчики программных средств утверждают, что они получают недостаточно прибыли от продажи своих продуктов, а пользователи жалуются на высокие цены этих инструментов разработки. Сторонние наблюдатели признают наличие структурных проблем в области САПР. По-видимому, мы увидим рост использования проектов системного уровня и рост использования IP, что потребует более совершенных IP-блоков от многих поставщиков разного уровня. На некотором этапе развития методов проектирования особенности конкретного производственного процесса на данной кремниевой фабрике потребуют использования специализированных инструментов, и они, видимо, будут предлагаться самими кремниевыми фабриками.
Компании, которые не примут такие изменения, будут вытеснены с рынка. Кто станет победителем и проигравшим? Если бы это можно было знать наверняка, то все сбережения стоило бы вложить в игру на бирже.
Автор: Дик Селвуд