新通訊 20087 月號 89
文.黃繼寬
隨著半導體製程持續向深次微米推進,高昂的製程研發成本與光罩費用已經成為採用先進製程的最大門檻。事實上,自從半導體製程進入90奈米世代之後,能跟上製程技術發展腳步的半導體元件廠商就已呈現銳減的態勢。而這樣的大環境對也為向來最先進製程技術的可編程邏輯元件產業,帶來新的機會與挑戰。
圖1 Altera總裁暨執行長John Daane指出,可編程邏輯元件未來幾年的成長速度仍將遠高於整個半導體業平均值。

 

PLD產業進入門檻持續提高  

也因為整個PLD市場的成長速度幾乎是整個半導體產業成長速度的兩倍以上,使得許多創投公司非常熱衷於投資PLD產業的新創公司。Daane也注意到這個趨勢,但他對這些新創公司的未來並不看好。Daane指出,光是過去幾年,創投投入PLD產業的投資金額就高達10億美元。也由於創投的大力支持,近年來市場上 出現了許多新面孔。然而,PLD市場的風貌並沒有因為這些新創公司的加入而出現太大的轉變。事實上,光Altera與賽靈思(Xilinx)就已經分食了超過八成的PLD市場,而市場前三大供應商囊括九成PLD市場的現象也已經存在相當多年了(圖2)。

 

資料來源:In-Stats
圖2 2007年PLD市場概況。連同新創公司在內,目前PLD產業約有10家供應商,但除了前三大之外,其他供應商只能在特定利基型市場上找到發揮空間。
 

而且目前市場上最主要的幾家PLD供應商,也並沒有墨守在自己原本的勢力範圍內。事實上每家主要廠商都或多或少在發展新技術來滿足新的應用需求,例如Altera原本是一家以靜態隨機存取記憶體(SRAM)技術為基礎的PLD公司,但Altera現在也有採用快閃記憶體(Flash)加上查找表(Lookup Table),並具備超低靜態功耗特性的複雜可編程邏輯元件(CPLD),來滿足手持市場的應用需求。  

Daane總結說:「我不敢說未來不會有新創公司在PLD市場上取得一席之地,因為隨著PLD的應用範圍日趨廣泛,或許日後會出現一些新的利基市場。但從過去的例子來看,許多從創投那裡獲得大筆資金的新創公司,到最後都因為無法找到夠大的利基繼續生存下去而退出市場或是遭到購併。雖然創投普遍看好PLD市場的發展前景而願意給予新創公司充沛的銀彈奧援,但仍難以對PLD這個已經高度集中化的產業造成本質上的轉變。」  

以開發工具厚植優勢   
事實上,隨著製程技術進步而來的元件密度提升一方面形成小廠的門檻,另一方面也給PLD用戶帶來許多新的問題,例如系統設計整合的複雜度與設計的編譯時間大幅拉長等等,都讓矽智財(IP)整合與電子設計自動化(EDA)工具這些以往被認為是EDA廠商該提供的支援變成PLD廠商必須面對的新課題。   
Daane透露,其實Altera有接近一半的研發工程師平常負責的工作是研發改進EDA工具與Quartus設計軟體。如此大手筆的研發投入,讓Altera的EDA工具鏈在最近這幾年顯著改善,特別是在暫存器傳輸語言(Register Transfer Language, RTL)編譯效能方面,除了透過改善演算法效率之外,像是允許工程團隊將整個現場可編程閘陣列(FPGA)設計分割成不同區塊來進行協同設計,同時在進行RTL編譯時允許僅針對改動區塊進行編譯動作,以節省編譯時間的漸進式編譯等功能。   
軟體支援將成為PLD的競爭關鍵   
除此之外,Altera的開發環境還包含了像是時序分析、效能瓶頸分析等以往專門設計給ASIC設計團隊使用的EDA工具才會支援的功能。而完善的工具支援也顯示出Altera以可編程方案加上結構化ASIC解決方案來分食ASIC市場的意圖。同時也為Altera的解決方案創造差異化。  
「從表面上來看,Altera與競爭對手不管在高階、中階、還是CPLD產品線方面都呈現捉對廝殺的局面,但由於Altera在EDA工具方面投資了相當多的人力與資源去進行改善,因此Altera所提供的整體解決方案跟其他競爭對手的方案使用起來有很大的差異。而這也是Altera過去幾年能夠持續創造出高於業界平均成長幅度的成績的原因之一,同時也是Altera未來幾年的主要經營目標。」Daane說。 
「新創公司要在PLD市場上生存並不容易,因為他們必須要找到夠大的利基來支持他們的公司運作並持續研發出新的產品。但至少到目前為止,我沒看到這些在創投支援下帶著新技術加入PLD市場的新創公司有很成功的例子。」Daane說。 
 
由於使用先進製程技術來設計生產半導體元件的成本日趨高昂,在過去這幾年來,不管是特定應用半導體元件(ASIC)還是特定應用標準產品(ASSP),能夠支撐半導體供應商用最先進製程來開發產品市場已經越來越少了。Altera總裁暨執行長John Daane(圖1)表示,為了因應這個趨勢,半導體解決方案供應商一定得推出可編程的解決方案。因為唯有如此才能把單一產品的市場規模做到最大,進而讓元件供應商得以回收開發成本。事實上,近年來可編程邏輯元件(PLD)產業的成長速度比起整個半導體產業要快上非常多。根據數家研究機構的數據顯示,整個可編程邏輯裝置產業近年來的成長速度約在10~15%左右,但整個半導體業同時期的成長速度應該只有5~7%之間。  

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