Инфрақұрылымы

Жартылайөткізгіштер мен жүйелік саланың өзгеру

табиғаты: Жүйелік компаниялардың Де- интеграциясы және Де-

вертикализациясы

Біз қарапайым үлгіде жартылайөткізгіштер мен жүйелік саладағы өзгерістерді талқылауды 70-ші және 80-ші жылдар арасында, сонымен қоса 90-шы жылдардың басында индустрияның көп бөлігінде көптеген ірі фирмалардағы жағдай қандай болғанынан бастаймыз.

3.1-суретте 70-ші және 80-ші жылдардағы вертикальды интеграцияланған жүйелік компаниялардың – мысалы, Western Electric, Burroughs, IBM, Nortel, Alcatel, RCA, және көптеген басқа ұқсас фирамалрдың құрылымы келтірілген. Диаграммада осы фирмалар иеленген, сонымен қатар жартылайөткізгіштер облысында да жобалық білімдердің түрлері, пәндері мен мүмкіндіктері көрсетілген.

Жүйелік

облыс

Ip (блоктар)

Жартылайөткізгіштік өндіріс

3.1-сурет. Вертикальды Интеграцияланған Жүйелік компаниялар

Сол кезде үлкен вертикальды интеграцияланған жүйелік компаниялар әдетте жартылайөткізгішті өндіріс үшін меншікті жабдықтармен қамтамасыз етілді. Олар сонымен қоса сыртқы жабдықтаушылар – TI, Intel сияқты және т.б мамандандырылған фирмалардан микросхемалар алды, бірақ жартылайөткізгішті процесс технологиясында, өндірісінде түбегейлі ішкі білімдерін, оған қоса EDA облысында, IP жобалауында соңғы өнімді жақсарту үшін қолданылған жүйелік білімдерін сақтады. Кейде бұл білімдер жартылайөткізгіштер саласының барлық қолданбалы облыстарын қамтыды; басқа жағдайларда олар компанияның тақырыбына жақсы сәйкес келетін жобалаудың нақты технологиясына және тәжірибесіне көзделді. Жақсы мысал ретінде 70-ші жылдардың соңында бір чипте кодекфильтрды жасаған және осы микросұлбалардың үлкен көлемде шығарылуын қамтамасыз еткен, жаңа технологиялармен бірге CMOS (КМОП) негізінде жобалауды қолданған Nortel (Northern Telecom) компаниясы болып табылады. Осының барлығы 80-ші жылдарда Канадада, АҚШ-та және басқа мемлекеттерде Nortel - ге үлкен жетістік алып келген цифрлық коммутаторлардың (digital switch, DMS ) өндірісі үшін негіз болды.

Мұндай жүйелік компанияларда жүйелік жобаны толық жүзеге асыруға мүмкіндік беретін, оған қоса жобалық командаларға үлкен қолдау көрсетіп EDA бағдарламаларды құрастыратын EDA жасаушылардың үлкен командасы өте жиi болды. Бұл кезде жобалаудың технологиясы мен инфрақұрылымы осы компаниялардың жетістігі мен дамуының негізі ретінде қарастырылды.

IC құрастыру үшін арналған EDA жүйесінің бірінші буыны кейбір үлкен жүйелік компаниялармен (Calma, Applicon және ComputerVision жүйелер сияқты) қолданылса да, ал 80-ші жылдарда көптеген компаниялар коммерциялы EDA жүйелерінің (Daisy, Mentor және Valid) екінші буынына тәжірибе жасады, тек тәуелсіз, бағдарламалық EDA компаниялардың (Cadence, өзгертілген Mentor, Synopsys және көптеген басқа) үшінші буыны пайда болғанда жүйелік компаниялардың көп бөлігі ішкі EDA өнімдеріне мүмкін болатын ауыстырғыш ретінде коммерциялық EDA өнімдерін қарастыратын болды. Көп жағдайда бастапқы сирек кездесетін ішкі алгоритмдер, сонымен қоса мамандандырған әдістер мен маршруттар бұл компанияларда өңдеушілер, клиенттер және қаржыландыру көп болғандықтан, коммерциялық EDA компаниясының өнімдеріне жол бере бастады. Бұл 3.2-суретте көрсетілгендей бастапқы интеграцияланған компаниялардың бірінші «де-вертикализациясына» алып келді.

Әрине, үлкен жүйелік компаниялар коммерциялы EDA бағдарламаларына тез өтпеді; және олар әр түрлі жылдамдықта өте бастады. Кейбір IBM сияқты вертикальды интеграцияланған жүйелік компаниялар бүгін де жеке меншікті бағдарламаларын дамытуды жалғастыруда. Бірақ уақыт өте келе әрбір EDA облысы «коммерциялы» және «кең түрде тұтынуға» («commodity») айналды: - электрлік сұлбаларды жасау (schematic capture), пішіндеу (модельдеу), орналастыру және жол салу (трассировка), логикалық синтез, DRC, экстракция, талдау, ATPG және DFT – үлкен жүйелік компаниялар біртіндеп EDA қаржыландыру стратегиясын өзгертті. Жеке меншікті бағдарламаларды жасауға кеткен шығындар азайды, бірақ ішкі жобалық командалар үшін жобалаудың жолын (маршрутын) жасайтын EDA интеграциясы бойынша («бірлескен CAD топтар») сыртқы коммерциялық бағдарламаларды және ішкі командаларды алу үшін шығындар көбейді. Ішкі топтар әлі әйгілі болған кезде мысалы, жүйелік жобалаудың құрылғыларында және үлгілерінде біраз облыстар қалды. Бірақ Burroughs және Nortel (кейінірек Sperry – мен бірлесіп Unisys-ты құрастырды) сияқты үлкен компанияларда ішкі EDA топтар мөлшерлерде өте күшті азайды және бағдарлама интеграторлары мен жобалаудың әдістемелік және маршруттар бойынша сарапшыларына айналды.

Бірақ әлем мұнымен тоқтамады. Вертикальды де-интеграция әрі қарай жүрді. Әрине, бұл тенденциялардың көбі параллельді және әр түрлі фирмада әр түрлі жылдамдықпен жүрді. Бірақ бұл тенденциялардың қалыптасуы өте қатты байқалды. 90-шы жылдардың басында «өзіндік өнімі жоқ жартылайөткізгішті компаниялар» сияқты белгілі «таза фабрикалар» (Foundries) қалыптаса бастады. Бұл компаниялар бастапқы кезде Тайваньда пайда болған – мысал ретінде Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC), UMC, Chartered Semiconductor (Сингапур) келтіруге болады – олар микросұлбаларды өндіру бойынша өте кең технологиялық білімдердің дамуына фокусталды. Олардың күштерінің негізгі мақсаты өндірістің стандартты CMOS (КМОП) процестердің негізінде микросұлбаларды шығару көлемінің жоғарылауы болды, негізінен сандық логика облысында, және 90-шы жылдарда қарқынды даму алған ASIC үлгісінен COT (Customer Owned Tooling) үлгісіне өткендегі жүйелік компанияларға және «фабрикасыз» (fabless) жаңа компанияларға өзінің қызметтерін беру болып табылады.

3.3-суретінде «таза фабрикалардың» пайда болуы көрсетілген. Таза фабрикалармен бірге параллельды түрде 3.4-суретте көрсетілгендей оларды толықтыратын өз фабрикаларынсыз жартылайөткізгішті компаниялар қалыптаса бастады.

Фабрикаларсыз жартылайөткізгішті компаниялар өте қызықты құбылыс болды, сол үшін оларға анықталған қолданылатын облыстағы «жүйелік» білімдердің жиынтығына сәйкес келетін жартылайөткізгішті жобалау облысында Жобалық және IP тәжірибесін топтастыру жеткілікті еді, себебі сенбеушілікке бапталған жеткілікті тартымды жүйелік компаниялар үшін – IC өнімдер жүйелік компаниялардың ішкі жобалық командаларымен шығарылғанға қарағанда ерекшеліктері, бағасы мен өнімділігінің жиынтығы бойынша жақсырақ болатын бәсекеге қабілетті IC өнімдерді шығару болды.

Жүйелік облыс

EDA (САПР)

IP (блоктар)

Коммерциялық EDA (САПР)

Жартылай өткізгіштік өндіріс

индустриясы

3.2-сурет. Коммерциялық EDA индустриясының пайда болуы

PMC-Sierra, Broadcom және басқалар сияқты көптеген табысты fabless компаниялар пайда болды. 2001-2003 жылдары мұндай компаниялардың көп бөлігі электрондық өнеркәсіптің құлдырауынан зақымданды, бірақ біз 90-шы жылдардың екінші жартысында бұл сектордың қарқынды өсуін есепке алуымыз керек.

Fabless компаниялардың пайда болуымен параллель жартылайөткізгіштік өнеркәсіпте де-интеграцияның қорытындылаушы кезеңі басталды – кірістірілген микропроцессорлар сияқты (қазіргі кезде бұл облыстағы ең табысты компания ARM болып табылады, сонымен қоса MIPS, Tensilica, ARC және DSP Group(ParthusCeva-мен бірікті) айтуға болады) нақты облыстарда IP жобалауда бейімделген тәуелсіз IP компаниялардың пайда болды.

Жүйелік облыс

EDA (САПР)