多晶硅太阳能电池的风险在哪里

随着石油价格的一路飚升，太阳能、风能、燃料电池等新型能源让我们似乎看到了一丝解决能源问题的曙光。国内的众多企业纷纷投下巨资开发太阳能电池、风力发电等新能源。在发展新能源的招牌下，与太阳能电池有关的多晶硅生产企业在资本市场备受追捧。
然而，太阳能电池的前景真的就那么美妙吗？
读者可能有所不知，看似清洁的太阳能电池在制造过程中却会造成严重污染。国际上多晶硅生产主要的传统工艺有改良西门子法、硅烷法和流化床法，其中应用最为广泛的技术是改良西门子法。该方法通过采用大型还原炉，降低了单位产品能耗，采用SiCl4氢化和尾气干法回收工艺，降低了原辅材料的消耗。生产1千瓦的太阳能电池约需10公斤的多晶硅，需要消耗电能3000～5000度，耗电量十分巨大。
比能耗更为严重的是污染问题，每提纯1吨多晶硅就会有8吨以上的四氯化硅产生，以及三氯氢硅、氯气等废液废气。四氯化硅是多晶硅生产中最大的副产物，未经处理回收的四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害液体。但国内近期一窝蜂上马的多晶硅项目，除少数几家外，都还没有完全掌握尾气回收技术，环保技术的欠缺将成为制约产业发展的瓶颈。
多晶硅太阳能电池的另一个风险是技术风险。目前多晶硅太阳能电池板的转换效率大多在13%～20%之间，高转换效率的产品通常制造和检测工艺较为复杂。美国的一家公司通过反射镜和棱镜来增加进入电池的阳光，使太阳能电池的转换率超过40%。索尼公司开发的染料敏化太阳能电池的能量转化率达到10%，无需使用昂贵的大型生产设备，其生产成本仅为目前市场上含硅电池的五分之一到十分之一。从中可以看出，技术进步有可能使得传统的工艺和技术面临被淘汰的命运。国内企业大多还集中在引进设备、制造晶圆、组装电池的阶段，对于如何进行研发以保持技术和成本优势则缺乏长期战略，当面临技术风险时，其结果令人堪忧。
还有就是经济风险。先回顾一下历史。在70年代石油危机的时候，严重依赖原油进口的日本也兴起了一阵开发太阳能的热潮，但随着石油价格的回落，开发太阳能的高成本首先在经济性上败下阵来，开发太阳能的热潮暂时告一段落。尽管石油、煤炭的价格暂时还看不到回落的趋势，但价格的大幅波动也会使得太阳能电池在推广使用上遭遇很多不确定性。况且，而等到大批新建项目投产之日，不但大量产生的四氯化硅难以处理，多晶硅产能过剩会导致国内企业陷入价格战的泥潭，整个产业将面临亏损和污染的双重困境。
最后还有一个因素容易被忽略，即“能源回收期(EPT)”。该指标以转换效率表示利用太阳能发电回收太阳能电池制造及维护管理消耗能源的“回收期”。如果EPT长于太阳能电池系统的产品寿命，那么制造太阳能电池就是浪费能源，对于能源问题的解决完全没有意义。在2004年左右，硅晶圆的平均厚度为300μm，到2007年则为150～200μm，仅用3年时间就缩小到了2/3以下。在不久的将来，厚度为50μm的硅晶圆也可能问世。硅晶圆如此之薄，则太阳能电池的EPT将大幅缩短。量产规模越大，分摊到单位模块的工厂初期成本就越小。由此看来，EPT应该是风险最小的因素。
解决能源和环境问题肯定需要包括半导体产业在内的所有人共同参与，不过不能仅看到眼前利益，靠喊口号和上项目可能会适得其反。头脑发热的后果可能是灾难性的，把风险多考虑一些总是没坏处的。

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新能源价值几何？

金风科技刚一上市，就创造出百元股的神话，让人叹为观止。证券分析人士给出的价格大约在60元左右，而投机市场给出的价格竟然是163元，虽然上市后有所下降，在第二天又上演了涨停的好戏。
然而，这出戏究竟是拉高出货的烟雾弹，还是企业未来的成长价值的溢价？恐怕难有定论。
有基金经理说，国外的高科技企业也有非常高的市盈率，60、70倍的市盈率很正常，如太阳能电池的企业。问题是，风能发电算高新技术吗？人类利用风能的历史已经有几千年了，在美国、澳大利亚人烟稀少的地方，大规模的风厂也已投入使用，但是发电量占总发电量的比例还是很低的，而且在成本上还远不能同传统发电方式相竞争。当然，随着未来能源价格的持续上涨，传统发电方式的成本也会上涨，但风力发电是要严重依赖于地形地貌，以及地理位置。尽管中国会大力推进风力发电，但要大规模普及甚至替代传统发电方式，我还没有看到这个可能性。
风力发电方式本身就决定了具有季节性的特点，而且发电装置分散布置，无法用大型或超大型的设备来提高集中度，风力的能量密度也远小于煤和石油等燃料。而且，致命的一点是，风力发电设备的成本很难持续下降，如制造扇叶的材料、电机、控制设备、储能和换能设备、传输线路等，成本下降的空间十分有限，而钢材、铜材等金属材料的价格却不断上涨。唯一对风力发电的利好是国家会提供财政支持和补贴，以及政策上的扶持。说白了，风力发电设备还只是发电设备的一种，制造商拼的还是成本控制和制造能力，在电机、电子设备等核心设备上具有多少绝对的竞争优势呢？
说得再远一点，气候变化也会影响到风场的风力和时间分布，如果风场的风力趋于减弱，则风力发电的效率又要打一个折扣。到时候这些发电设备是否会变成一堆废铁也很难说。
再说说太阳能。中国制造太阳能电池板的企业不少，包括天威保变、川投能源等。这些企业大多立足于生产电池板所用的多晶硅，但在核心技术能力上离国外的先进技术还差得远呢。美国有一些科研小组利用改变多晶硅的结构和材料，有望大幅提高光电转换效率，如此一来，我们的国产多晶硅还有多大成本优势呢？很难说。
这些太阳能企业纷纷投资上马新的多晶硅项目，看到的也是国家对新能源的扶持及财政补贴。在开发核心技术以提高光电转换效率，从而降低部署和使用成本上，鲜见这些公司有什么大的进展，走的仍然是以量取胜、以大批量降低成本的道路。能走多远，让人怀疑。
最近，看到国外的一些报道，有些研究小组已经能用木屑、秸秆、树叶等材料，利用细菌进行分解和转化，已经可以生产出可商用的乙醇等燃料。这些原材料的成本是非常非常低的，有一些原本就是工业或农业废料，可以说是零成本。如果这项技术取得突破，真的有可能出现在成本上可与传统发电方式相竞争的燃料电池。
目前，还没有任何一种技术的效率能同生物储能的效率相比。而生物能是取之不尽、用之不竭的太阳能的转化，无污染又很安全。
另一个具有战略意义的技术和可控核聚变，现在还停留在实验室阶段，离商用还不知道有多少年呢。中国也参与了欧洲的核聚变项目，如果取得突破的话，中国在这方面的研究应该不会落后太多。

中国的新能源企业要在全球范围内具有核心竞争力，还有很长很长的路要走.

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Intel终于承认了！

看到国外的一篇文章，挺有意思。从来都拒绝提到合作伙伴的Intel，破天荒地承认使用了Synopsys的工具，还把Synopsys列为首选EDA供应商，这让美国的这个家伙吃惊了半天。有勤快人给翻译过来了，大家看看热闹吧。

原文见 http://www.deepchip.com/gadfly/gad082207.html

上礼拜，我被一塌糊涂的工程搞得头昏脑涨，满脑子里想的只有项目、项目、项目……  （那种状态下可真顾不上别的，什么都顾不上）。
 
电话响了。先不管它。响了几声之后，还是机械地抓起来，毫无意识地脱口而出："你好，我是John Cooley……"
 
原来是一个在华尔街工作的家伙想在我这挖些新闻。不过他的问题可真出乎意料，一下子就抓住了我的注意力。
 
"什么？你不是在开玩笑吧？是Jay Vleeschhouwer让你这么干的吗？看来我得杀了这家伙。"我沮丧地说。
 
"Jay？哦，不，这是合法的新闻。我一小时前把相关的Yahoo链接发邮件给您了，但是您没有回复。"电话那头说。
 
我打开了链接。天哪，这是什么鬼东西！ 在一个奇短无比的新闻稿中，英特尔公开声称Synopsys为它的"首选EDA供应商"！这到底是怎么回事？？！！
 
"我们想了解您的反应。众所周知英特尔在用Synopsys的软件，对吧？那么这就不是个多大的新闻，是吧？"
 
英特尔在使用Synopsys的软件，这不是什么秘密，但是从我的角度来说，这个超短的新闻稿仍然可称为爆炸性新闻。原因如下：
 
1. 与英特尔做生意无异于与黑道家族打交道：英特尔或黑手党的头条法则就是，不允许你告诉任何人你同他们有生意往来。（这就是他们那些执着的只有偏执狂才能生存的策略之一。) 即便一个EDA公司的CEO曾经公开"暗示"英特尔采用了其工具，那么也极有可能失掉全部或大量的英特尔销售份额。
 
我曾经和Rajeev Madhavan共同参加过一次会议。在一个名为Magma技术问题的研讨会上，我曾经顺带提起过英特尔。Rajeev脱口而出的头几句话大致是这样的："我只是想提醒一下，John，这可是你第一个提到英特尔这个名字的，而不是我…"，然后他又重复了一遍，才开始接着回答技术问题。Rajeev别开生面的开场白采用了instinctual CYA，借以平息喜怒无常英特尔黑道老大的怒气。在哪里开始，就在哪里结束吧。而发生在英特尔的事，也最好就留在英特尔--不然的话……！
 
2. 从1992年IPO开始，Synopsys就由于始终精确地达到预期，而成为可靠性的楷模。始终如此，从未改变过。直到2004年第3季度，即经过了12年半（51个季度）之后，Synopsys历史上第一次没有达到预期。这可称得上大事了。实际上，EE Times报道说，Aart在其电话会议中声称"客户推迟了购买工具的时间，希望得到最低折扣"，而Synopsys却"决定绝不打折"，Aart明确表明："我们不会牺牲新技术的价值。"其Synopsys(SNPS)股票下跌了31％，同时在不到一周之后，有三家律师事务所提出了针对Aart的股东级诉讼。（我说过了，这是大事嘛！）平息这些法律事端用了一年时间。
 
一个公司足以损害SNPS底线的武器就是"谣言"，它能够拉动紧急策略，以实现针对Design Compiler、VCS、PrimeTime、和DesignWare的最低折扣，是这样吗？
 
现在我们来说说"胆子大"。为了保护价格，Aart跟那家公司赌了一把勇气，结果发现那家公司不过是个骗子，然后无论是在公开场合还是私底下，他都像个男人一样为公司承受了一击--而不是屈服那个公司！真精彩！
 
3. 当Mike Fister成为Cadence的CEO之后，Cadence Corporate市场部一次又一次大肆宣传的唯一的事情就是他的英特尔血统。真见鬼，这家伙在那里效劳了17年，最辉煌的时候是在Itanium和Xeon生产线。与Fister一同来到Cadence的还有mamba线的英特尔新人，Jim Miller、Ajay Malhotra、Craig Johnson、Chip Burczak、Debi Muchow、Nimish Modi、Ilana Golan、Donald Telian、Saghir Shaikh等等。（我之所以知道这些情况，是因为很多EDA老手都被英特尔的人取代了。当时有一段时间，能够在Cadence找到份职位的唯一可靠方法就是告诉他们你曾在Intel哪个部门干过。)
 
我相当肯定的是，如果你撞见Mike Fister穿着他那双1,800美元的Testoni皮鞋，却偷吃你的Grey Poupon芥茉酱，那么连他也会觉得自己是个彻头彻尾的英特尔人。"甚至连我的司机都产自英特尔，还有我的管家、我的私人讲师、园丁、楼上楼下的女仆、四个厨子、我的Lear喷气机驾驶员、甚至清理泳池的人都出自英特尔。等一下！我想那个清洁工以前应该是AMD的吧。"由于这个原因，我们自然对他很关注。不能相信AMD的任何人，这可是Fister常说的。
 
所以，综合了上述第1、2、3条，可以看出为什么把它称作爆炸性新闻了吧。
 
首先，英特尔没有EDA授权--第1条中那个偏执狂理论让这事出人意料。这有点像Ralph Nadar如今突然认可了GM的新型Buick Enclave SUV车型--这是决不可能发生的！是不是？
 
其次，第2条中"绝对无法从Aart手中骗走一分钱"这一理论，意味着Synopsys从这次与英特尔的交易中赚得盆满钵满。（谣传Aart在2004年第3季度修理了那家公司，这足以证明这一点）。
 
第三，从第3条中英特尔与Cadence的关系来看，真他娘的见鬼了。如果有谁想和英特尔搭上关系，也应该是经Mike Fister整治过的新Cadence--而不应该是这个以生产EDA为中心的Synopsys！ 
 
总而言之，依我之见，这条简短的新闻稿充分暗示了当前Synopsys、Cadence和英特尔的潜在关系。

"稍等一下，John。你有点偏向Synopsys。Cadence也和类似的供应商Freescale之间有业务往来--这不正是Synopsys在那笔交易中的角色吗？"这位华尔街先生在电话那边冲口而出。
 
即便能达到32 nm，在IBM fab alliance方面，Freescale的研发组也必须同Chartered、英飞凌和三星合作才行。而英特尔就可以自如地用自己的32 nm进行研发。Freescale已走入低谷，全神贯注于削减成本和精简机构。他们的几个新股东曾向Freescale提供了94亿美元的长期负债，却不知何故要求付清。相反，英特尔可是台高科技印钞机，它的最大挑战来自AMD。
 
我们采用众所周知的10-Ks（2005）进行说明，可以看出，这是身价58亿美元的Freescale和身价388亿美元的英特尔之间的抗衡。
 
如果这是Peewee Herman和John Holmes之间的吹牛比赛，那么我每次都会把注押在Holmes身上。：）

现在我已经知道英特尔和Synopsys之间进行交易的人员、信息、时间和地点；如果下次Synopsys公司的市场部能让我抓到机会跟Aart单独呆上10分钟，那么我首先会问到的问题将会是"请告诉我，您是怎么让英特尔发布这个'首选EDA供应商'消息的？他们为什么会这么做？您是怎么吃到这块大蛋糕的？"

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在嵌入式系统中用FPGA进行开发的几个发展方向

顾名思义，嵌入式系统指的是嵌入到系统内部的计算机系统，是面向特定应用设计的专用计算机系统。早期的嵌入式系统一般是以通用处理器或单片机为核心，在外围电路中加入存储器、功率驱动器、通信接口、显示接口、人机输入接口等外围接口，再加上应用软件，有些还加上了嵌入式操作系统，从而构成完整的系统。

随着微电子技术的进步，SoC已经在很多应用中取代了传统的以单片机为中心的架构，将很多外设和存储器集成在一个芯片中，使系统的功耗和体积越来越小，而功能却越来越强。

FPGA在嵌入式系统中的应用前景

现在的MCU和DSP的功能已经非常强了，但处理能力毕竟还是有限的，厂商在推出一款器件的时候，其性能就已经固定了。当某一款产品的性能无法满足要求时，就必须选用新的处理器，常常意味着重新进行PCB的设计，重新进行各项软硬件的验证测试，所导致的工程资源的浪费是非常惊人的。

FPGA是通过逻辑组合来实现各种功能的器件，几乎可以进行任何类型的处理；对于常用的数字信号处理，有些FPGA专门还提供了DSP模块来实现加速；FPGA的并行处理架构非常适合图像处理、数字信号处理等运算密集的应用；用某款芯片无法满足要求时，还可以通过使用同样封装且容量更大的FPGA芯片来提供更高的处理能力，这样就可以保持管脚的兼容性，从而无须对PCB板进行修改；FPGA的可编程性使设计工程师可以随时对设计进行修改，即使在产品部署后也能对设计错误进行更正；FPGA不但可以完成MCU和DSP的各种功能，还可以根据需要生成新的功能，或者调配各项功能之间的资源配比，使同一个硬件电路设计可以满足不同的应用需求；FPGA还可以利用现成的处理器内核，直接生成软处理器，并在其上运行操作系统。

由于FPGA是通过逻辑组合来实现功能的，所以其功耗和成本一般高于MCU和DSP。在几年前，FPGA给人的印象一直是高高在上的价格，除了通信、航天、军工、工业等少数行业，FPGA更多地是在扮演原型验证开发的角色，在消费类电子等更广大的市场中迟迟未打开局面。

随着Xilinx和Altera竞相采用新的制造工艺，其单位门电路的价格下降得比ASIC还要快，价格在很多应用中已不再是障碍了。特别是在一些需要特定功能的应用中，设计师在市场上找不到可以满足要求的器件，他们就必须自己开发ASIC芯片，或者用FPGA进行设计。但开发ASIC的成本和风险在不断提高，甚至超过了未来的收益，用FPGA就成了一个非常实际的选择。

开发流程的演进

传统嵌入式系统的开发流程是一般先做好硬件平台，再在硬件平台上面应用嵌入式系统开发工具进行软件开发。这样做的结果是软件开发人员必须在硬件设计完成后才能工作，或者是用各种仿真工具在虚拟的硬件平台上进行开发。

在用FPGA进行开发时，开发人员首先要设计输入(FPGA厂商专用工具+语言/原理图+IP CORE)，然后编译仿真(FPGA厂商工具+仿真工具)，再进行板级调试(测试板制作+逻辑分析仪)，如果发现问题，再循环进行上面的环节。

这种设计模式存在诸多问题：设计可移植性差，语言的不足及IP CORE的费用昂贵，系统仿真的可靠性及速度瓶颈，需要制作专用测试板，外接测试仪器的局限性，测试板的重复制作导致开发周期延长。

此外，从原理图设计、逻辑验证和仿真、电路板设计、嵌入式软件的开发和调试，到最后的综合调试，在整个过程中要用到多个厂商的不同工具，不但需要开发人员掌握各个软件的使用方法和技巧，仅仅从资本投入上就是一笔不小的开支。而且，各个软件之间还经常要互相调用文件，尽管各个厂商都宣称自己的软件可保证兼容性，但软件日益复杂的功能和不断增长的代码让人难以对兼容性完全放心。

有没有一个能完成整个FPGA嵌入式系统设计的一体化开发环境呢？有，这就是Altium Designer6.0，该软件的前身就是被电子工程师所广为熟知的Protel，直到现在，还有大量的工程师在用Protel进行PCB板设计。Altium Designer由三部分组成：Foundation是电子产品设计前端，包含了原理图输入、电路仿真和验证、PCB及CAM文档资料浏览功能；Board Implementation可实现传统板级电路设计、验证及CAM文档编辑功能；Embedded Intelligence Implementation是基于大规模可编程逻辑器件(FPGA/CPLD)的数字电路设计、片上可编程嵌入式系统软件开发和数字电路实时验证功能。

Altium Designer拓宽了板级设计的传统界限，将FPGA与PCB设计集成在一起，同时支持原理图输入和HDL硬件描述输入模式；同时支持基于VHDL的设计仿真，混合信号电路仿真、布局前/后信号完整性分析。PCB版图设计中的布局布线采用完全规则驱动模式，并且在PCB布线中采用了无网格的Situs拓扑逻辑自动布线功能；同时，将完整的CAM输出功能的编辑结合在一起。

Altium Designer支持PCB与FPGA引脚的双向同步，提供完善的混合信号仿真、布线前后的信号完整性分析功能，提供了对高密度封装(如BGA)的交互布线功能。
在原理图部分，Altium Designer新增的特性包括：文件管理功能，多层次、多通道的原理设计，可自动标注元器件，FPGA引脚配置导入，原理图环境中的PCB规则定义，丰富的集成库，改善的编辑、查询和可视化。

FPGA引脚配置导入功能允许管脚约束文件，管脚定义可以直接来源于FPGA器件商的引脚约束文件，同时提供对引脚名称和电气类型定义的支持；不再强调必须在Altium Designer环境下完成包括FPGA内部逻辑电路设计在内的一体化系统设计。

在PCB部分提供了完整的由规则驱动的PCB设计环境；支持高速设计，具有成熟的布线后信号完整性分析工具；支持差分对布线；支持BGA封装器件的逃溢式扇出功能；支持汉字输入；支持任意可配置引脚定义器件的网络优化功能；Orcad、PADS、AutoCAD和其他软件的文件导入和导出功能；完整的ODB++/Gerber CAM-系统使得用户可以重新设计原有的设计，弥补设计和制造之间的差异。PCB部分还支持布局优化、布线功能优化、PCB板的3D显示、FPGA的全面协同、CAM输出。

Altium Desigenr内嵌的仿真软件兼容XSPICE/PSPICE电路仿真模型，它能将仿真结果以波形的方式显示，可进行混合电路仿真和仿真波形显示，支持多种仿真模型。在信号完整性分析部分，提供了消除反射和串扰分析功能，

在Altium Designer中，用户可以用图形化的方式来完成整个设计流程，系统自动调用FPGA厂商提供的工具进行布局布线，设计环境中的集中过程控制和监测功能使得信息能够得到及时反馈从而实现交互式设计与调试。

使用“虚拟仪器”元件，工程师可以在原理图级将“虚拟仪器”连入设计；FPGA编程后，可以从外部控制；可以实时观察FPGA发生的情况；调试时使用JTAG 边界扫描检验FPGA的信号；用Nexus协议和虚拟仪器进行通信并对设计进行调试。

Altium Designer还提供了大量通用的预验证的IP Core，支持通用IP Core 的设计，并且支持第三方提供的IP Core 。通过与Nanoboard NB1系统验证板的结合，可进行实时设计，从而实现独立于目标器件的FPGA设计。

Altium公司的这种设计方法，将硬件、软件和可编程硬件等领域均被统一在单一的开发系统内，可以完全控制和同步从概念构想到完成实施的整个设计流程。

这种一体化开发流程的缺点是，尽管非常方便易用，但软件的各个部分在性能和功能上无法全部做到领先，在验证、功能设计、PCB设计等方面要弱于一些专业性的或FPGA厂商自己的软件，在需要针对器件进行非常细致的优化以取得最佳性能时，Altium Designer就未必是最佳选择了。

定位不同的硬件开发板

同软件定位不同一样，目前众多的硬件开发电路板的市场定位也是不同的。主流的FPGA厂商均推出了自己的开发板，为了市场推广和销售的需要，他们也和一些大的经销商合作推出开发板，更容易利用经销商在价格和渠道上的优势。

Xilinx公司的主要经销商安富利公司开发了很多FPGA开发板，在功能上更加丰富，在定价和促销上也更灵活。如，安富利推出的Virtex-4 FX PCI Express开发工具套件和Virtex-5 LX开发工具套件。

找到精确满足开发人员需求的FPGA开发基板是非常困难的，在基板上添加子板是一个不错的方法。安富利推出的EXP扩展标准使设计人员在原型设计时候可以通过子卡添加多种功能，满足FPGA开发板的不同要求，免费提供给设计工程师用于定制基本板和扩展模块。使用EXP模块的好处是成本低、灵活性高、易于制作原型。在结构上，半长EXP模块可提供84个用户I/O、32个单端信号、22个差分信号、单端时钟输入和输出、差分时钟输入和输出，单端和差分信号的最高频率分别是200MHz和700MHz。

安富利提供的EXP模块包括：视频预处理模块、高速ADC模块、高速DAC模块、ADI公司的EXP适配器模块。有全长(126mm×80mm)和半长(108mm×80mm)两种尺寸，采用Samtec公司高性能的QTE/QSE连接器。

视频预处理模块的输入兼容DVI、VGA、S-Video，输出支持DVI、VGA、LCD，具有图像传感器、音频输入和输出。高速ADC EXP模块采用TI的12位、50MS/s ADC，带有14位的LVDS接口，用两块卡可以支持双通道。高速DAC模块采用TI的双通道、16位分辨率、采样率为1GS/s、带16位LVDS接口的DAC。还有支持ADI公司器件的EXP适配器模块，可以很方便地连接到90多种ADC评估板上，支持LVDS和并行接口评估板，可连到Virtex-4、Virtex-5和Spartan-DSP基板上。

Altium公司的NanoBoard开发板支持的范围更广，包括Xilinx、Altera、Actel等公司的众多FPGA型号，与FPGA组成了可重新配置的系统设计验证平台；NanoBoard通过打印电缆接口与用户PC进行通信，支持硬件设计的下载和实现Live设计验证功能。NanoBoard还支持可插拔的FPGA子板，可以通过更换子板来调试不同的FPGA。

NanoBoard的板上资源包括：CAN总线接口、串行口、VGA接口、显示链输入输出、外部存储器、I2C接口、连接用户开发板接口、连接FPGA子板的插座、系统时钟、JTAG接口、PS2键盘和鼠标鼠标接口、多用户I/O接口。用户在一块板子上就可以完成整个系统的开发和验证，通过更换子卡，可以试用各厂商的不同器件，找到性价比最佳的器件，而不必重复购买开发板。

随着FPGA的制造工艺向65nm、45nm和更先进的工艺发展，FPGA的器件成本会越来越低。为了取得差异化的竞争优势，系统厂商必须开发出独特的产品功能，但采用ASSP和ASIC都只能提供固定的有限功能，而开发ASIC的巨大成本和风险又使得ASIC只能成为少数大公司的选择。成本不断下降的FPGA已经成为大多数系统厂商的不二之选，但在传统设计流程中软硬件的不同步、需要交叉使用多个软件、硬件开发板的支持范围有限，可能成为阻碍更多采用FPGA的问题。Altium公司的Altium Designer是业界首个提供了一体化设计环境的开发工具，如果有更多的厂商参与开发类似的软件工具，并不断提高易用性和性能，才能真正将这种设计理念推广到更广的应用领域。

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独石电容器在手持设备中体现性能优势

层出不穷的手持设备，以轻为美，以薄为俏，手机、照相、MP3、收音机等功能还一个也不能少，对元器件厂商的要求也顺势提高。尽管核心处理器一直是大家关注的重点，身为配角的电容器、电阻器等无源器件在推进产品的小型化方面也扮演着重要的角色。

独石电容器是片式多层陶瓷电容器的另一个称呼，缩写是MLCC，是世界上用量最大、发展最快的片式元件品种。独石电容具有体积小，容量大，绝缘电阻高等特点，可在高频、高温环境下使用，因此特别适合手持设备。

独石电容器的发展趋势是：片式化率迅速增长；尺寸不断缩小；厚度不断变薄变轻；生产规模不断扩大；复合度不断提高；技术不断更新。低失真率和冲击噪声小、寿命长、高安全性和高可靠性、低成本的独石电容器不断涌现。

目前，主要的独石电容器的国外生产厂家有村田制作所(MURATA)、TDK、AVX、京瓷、太阳诱电、三星电子等，国内的风华高科也是独石电容器的重要厂商。

在这些厂商当中，独石电容器销售额最大的是日本的村田制作所(MURATA)，其本身也是全球最主要的陶瓷电容器制造商，可以满足从3V以下到数千伏高压的广泛应用需求。村田制作所的电容产品涵盖独石陶瓷电容器、独石陶瓷电容器(汽车用)、独石陶瓷电容器(引线型)、中高压用陶瓷电容器、安全规格认证型/中高压用陶瓷电容器、安全规格认证型陶瓷电容器、高压用陶瓷电容器(10～40kV)、高频功率陶瓷电容器、高频用单层微型片状电容器、陶瓷微调电容器和网络电容。基于独特的设计及加工技术，村田制作所可提供各种片状MLCC产品，从0402尺寸的超小型，到用来替代钽电容和电解电容的大电容产品，及低ESL型、高频用产品和排列型产品。简而言之，村田的陶瓷电容器几乎可以满足所有可能的应用需求。该公司还提供包括超小型和超薄型在内的各种各样、类型广泛的微调电容器。

仅仅是独石电容器，也有根据容量、用途等方面的进一步细分的要求，因此又衍生出大量不同封装和容量的电容器。村田制作所的大容量电容可用于去耦和平滑滤波；GRM(C0G)和GRM(U2J)两个系列适合频率控制/调谐、阻抗匹配；LLL、LLA/LLM、ERB、GJM、GQM系列可用于高频去耦，在ESR和工作频段上有所不同；GMA系列适用于高频通信，可实现引线结合/芯片键合；GRM(SL，U2J)可用于中高压高频缓冲，其损耗值较低；GRM中220pF～1μF的电容适用于中高压的去耦、平滑；GR7系列电容的容量可达10 000～47 000pF，可承受350V的电压，非常适用于为照相机闪光灯充电；GR4系列的耐压达到2kV，容量为100～4700pF，可用于通信设备中；GD和GF型通过了安全规格认证，也适用于通信设备；GC、GF、GB、GA2型可用于交流电路的降低噪声；对于汽车、安全设备、传动设备等专用领域，村田制作所也有大容量型、低ESL型和用于温度补偿的型号。

损耗角、等效电阻、稳定性等性能参数对减小发热、提高系统稳定性具有有重要作用，提高这些指标的途径是提高材料的质量，不断改进材料的成分和性能。村田制作所在陶瓷材料的研发上一直居于领先地位，除了在材料的成分和结构上不断创新，在材料的制备工艺上也不断升级提高，确保能不断推出新的电容产品，该公司甚至制造出了透明的高强度透明陶瓷，其著名的村田小顽童的眼部保护罩就是用透明陶瓷制造的。

手持设备市场的不断繁荣，肯定会酝酿出巨大的电容器市场，村田制作所等制造商将不断加大投入，充分发挥独石电容器的体积小、性能好、适合SMT贴装等优点。

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工控市场的差异化竞争

工控设备是实现嵌入式系统和生产自动化的基础产品，也是军工、航天、交通运输等行业必需的产品。中国的大规模基础建设和经济的快速发展，为工控行业提供了发展良机。

来自中国台湾地区的研华、凌华、研杨、大众、磐仪等厂商借助在PC配件制造上的传统优势，顺利地进入了嵌入式工控市场，国内的研祥、集智达等厂商也不断推出新品，积极开拓新的应用和市场。

嵌入式工控市场的需求差异非常大，设备制造商常常要根据需求的特点，对各项功能进行精心设计，提供定制化设计服务，最好能做到“增一分则肥减一分则瘦”，除了提供所需的通信接口、显示接口、处理性能和外设之外，不提供其他多余的功能。

但在用户的设计阶段，除了需要高度整合的产品，也需要易于维护和升级的技术，这样才能在变化多端的市场中拥有竞争优势。因此灵活性也是嵌入式产品的关键因素。模块化架构可以让系统整合商设计符合潮流的产品，定制则可让系统整合商居于竞争的领先地位。

基于这个特点，各厂商纷纷在各自熟悉的市场内深耕细作，寻求差异化经营。

作为老牌的嵌入式板卡制造商，研华有MIC-3321C 3U CompactPCI高性能控制器、MIC-3001CR/14 4U 19英寸上架式 CompactPCI机箱、MIC-3321 3U CompactPCI高性能控制器，还有IPPC-9171坚固型工业平板电脑。研华最新推出的ARK可堆叠PC/104嵌入式系统具有很高的抗振性，可以抵御恶劣的温度，此外还提供可堆叠和模块扩展功能，是交通、军用、航空和通信应用的理想选择。尺寸仅为164mm×130mm×49.2mm，适合空间狭小的应用。另外，ARK系列采用了铸铝外壳、散热鳍等来协助散热，利用系统内的导热管来实现在-40～85℃工作温度下无风扇的非主动散热方案。

磐仪科技紧随Intel的步伐，推出基于Intel Core Duo/Core2 Duo COM Express架构的CPU模块EmETXe-i9455，采用Intel 915GM和945GM芯片组，可支持PCI Express扩充接口和Pentium M/Celeron M、Core Duo /Core 2 Duo处理器。EmETXe-i9455具备标准模块、可更换插槽式处理器、支持BGA型式处理器，1个DDRⅡ SDRAM SO-DIMM插槽可支持2GB的系统内存。

其他厂商也提供了许多采用Celerom、Pentium 4、Pentium D等处理器的产品，预计也将紧跟Intel，陆续推出支持Core处理器的工业主板。研祥等厂商还为客户提供了PXI机箱、平板电脑等产品。

凌华科技的产品线更为丰富，不但有大量的嵌入式主板，还有数据采集卡、机箱、系统控制器、IEEE488 GPIB接口卡、运动控制卡、图像采集卡、通信卡、CAN总线接口卡、以太网接口模块、SCSI模块、高速数字化仪、多功能卡、模拟量输入/输出卡、数字输入/输出卡，还有PCI到PCI延伸系统、端子板、电缆附件、软件工具等独特的产品，可以让用户组建功能更为强大完备的嵌入式系统。

此外，凌华还有很多针对行业应用定制的产品，如针对军工、航天、铁道交通等对环境有严格要求的应用推出了PCI Express规格的3U CompactPCI高性能刀片处理单板cPCI-3915，搭载低功耗的Intel Pentium M处理器和Intel 915 GME高速芯片组，再搭配高传输速率的DDR2 400/533内存，实现高可靠性的无风扇设计。cPCI-3915提供单槽与双槽两种选择，提供USB 2.0、以太网接口、PS2键盘/鼠标插孔、COM插槽、VGA插槽、IDE接口、Serial ATA接口和CompactFlash插槽。凌华还为cPCI-3915提供了VxWorks和Linux驱动开发包，可让用户开发在实时操作系统下运行的应用程序。8槽PXI仪器级机箱PXIS-2680P是为便携式仪器应用而设计的，可接3U PXI和CompactPCI模块，兼容PICMG 2.0 CompactPCI R 3.0规范；提供PXI触发总线，10MHz参考时钟，星形触发和PXI局域总线；带有15英寸LCD显示器；双热插拔300W ATX冗余电源可缩短系统维修的时间，同时提供电源状态警示系统；工作温度为0～50℃，具有优异的抗冲击和振动的性能，适合应用在机动性高、轻便坚固的量测系统中，如电力工业、电子量测、军事或电信等方面。

为方便用户使用MATLAB开发的算法，凌华的DAQ-MTLB for MATLAB数据采集工具箱可在MATLAB中直接存取动态的数据，提供完全硬件触发能力。

凌华还提供许多软件来简化用户的工作，DAQ-BOY提供了图形化的数据采集驱动程序，能够自动生成代码；DAQBench是32位的用于测量与SCADA/HMI的Active X控件；DAQ-LVIEW PnP for LabVIEW是数据采集VI套件，可直接替换NI-DAQ VI；DAQCreator可让用户不需要任何编程就可完成数据的采集和显示，进行高速数据记录、实时FFT和频谱显示，支持多片采集卡同步采集。

这些嵌入式系统和工控产品生产商不但为石油、电力、通信、金融、交通等行业提供了强有力的装备，也为中国的众多电子工程师提供了门类齐全、功能丰富的产品以供选择。这些厂商大多把制造部门设在长江三角洲和珠江三角洲，以贴近国内的广大用户，并不断细分市场，寻求差异化的竞争优势。

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解决电磁兼容需要综合方案

随着电子电器设备的广泛使用，电磁干扰问题日益突出，以至实际应用中常常出现EMC(电磁兼容)问题。为此，工业发达国家和地区都把对电磁干扰的控制纳入国家法制管理和环境保护的范畴。IEC(国际电工委员会)下属的CISPR(国际无线电干扰特别委员会)和TC77(第77技术委员会)、CENELEC(欧洲电工标准化委员会)、FCC(美国联邦通信委员会)、日本的VCCI(干扰自愿控制委员会)均指定了相应的标准。中国自从1983年发布第一个EMC标准(GB3907－1983)以来，至今已发布了47个有关的国家标准，其中32个强制标准，15个推荐标准，绝大多数引自国际标准，如CISPR和IEC标准。

法规对EMC提出了严格要求，但产品设计中的EMC挑战越来越大，特别是在广泛使用的便携式电子设备中，在日益狭小的壳体内同时存在着从几兆赫兹到几百兆赫兹的的信号，同时要完成众多复杂的功能，在电路布板、屏蔽材料、生产测试等方面，都对EMC设计和测试提出了越来越高的要求。

解决EMC问题的屏蔽最常用也是最基本的技术是滤波、屏蔽、接地。此外平衡技术、低电平技术等也是电磁兼容的重要控制技术。随着新工艺、新材料、新产品的出现，电磁兼容控制技术也得到不断的发展。

滤波是在频域上处理电磁噪声的一种技术，其特点是将不需要的一部分频谱滤掉，常用材料是磁性材料，目前主要的厂商有TDK、3M等公司。由于TDK开发铁氧体磁性材料的时间长、投入的资源多，所以其基于磁性材料的EMC解决方案也最多。单单在手机上，就有超小型积层陶瓷线圈MLG0402S、超小型积层贴片磁珠MMZ0402、超小型积层高频线圈MLF1005、超小型共模滤波器TCM1005。在逻辑电路与液晶面板间接口处使用的电磁兼容防护元件有带静电放电功能的电磁干扰滤波器阵列MEA2010LV、单段EMI滤波器阵列MEA2010PE、小型共模滤波器阵列TCM1608、小型滤波器阵列MEA1680。

TDK公司还针对其他应用开发了很多滤波器和磁性材料，如3端子滤波器阵列MEA2010系列，该系统滤波器有快速的衰减特性和广泛的噪声吸收范围，MEA2010L系列在2.0mm×     1.0mm×0.7mm的空间内安装了4个元件，MEA2010P系列在同样的尺寸内内置了3个元件；HDMI用宽频带共模滤波器ACM2012D/H将截止频率(插入损耗3dB)提高到6GHz，可无失真地传送高速HDTV信号，使特性阻抗平衡在100Ω电平，完全达到HDMI的高TDR标准；直流电源线用共模滤波器ACM系列采用方形闭合磁路磁芯，实现了小型、高阻抗，对共模/异态噪声都有抑制效果；钳位滤波器ZCAT系列是电码专用滤波器，采用铁氧体芯一体化安装在塑料盒上的方式，可不用切断接口电缆、电源电缆，采用单触式安装，具有良好的对高频噪声的吸收效果和对共模噪声的消除效果；电源用低损耗功率铁氧体PC47具有良好的芯损耗和饱和磁通密度性能，适用于液晶电视、等离子电视、DVD等设备的专用电源，可用于适配器和充电器等的线圈，液晶背投光变频器等；电源滤波器专用高导磁率材料HS12实现了超过传统高导磁电源滤波器材料HS10的高导磁率12000，采用150kHz的高导磁特性，符合修订后的FCC标准，与使用传统材料(HS72)的电源滤波器相比，体积缩小约40%。

TDK还针对RFID应用开发了专用磁片Flexield。由于手机的内部通常都有电池盒和屏蔽板等金属，如果把RFID标签内置到手机中，当把RFID读取器与手机互相靠近时，由金属产生的涡流会在消除来自读写器的磁通的方向产生磁场，使通信信号灵敏度明显降低，读卡器就无法工作了。而采用TDK的专用磁片Flexield屏蔽片，就可以以该侧面为入口使得磁通得到很好的收集，使通信灵敏度得到改进，使读写器能够正常工作。适用于消除手机、笔记本电脑、PDA、数码相机等设备的电磁噪声。

RFID专用磁性屏蔽片Flexield的工作原理图

此外，TDK还有电感器、电容器、扼流圈、光传感器、电阻器等产品，这些产品大多具有高性能、小尺寸，适应表面贴装的特点，常常可以做为EMC解决方案的一部分来使用。
屏蔽技术主要用于切断通过空间的静电耦合、感应耦合形成的电磁噪声传播途径，这三种耦合又对应于静电屏蔽、磁场屏蔽与电磁屏蔽。目前常用的屏蔽材料有电磁吸波材料、导电硅橡胶、屏蔽片、导电布、导电胶带、电磁屏蔽套管、导电泡棉等，可以起到电磁屏蔽、接地和静电释放的作用。

接地设计是EMC设计的重要课题，有些产品的EMC不达标，常常是由于接地等设计不当，使某些部位的电磁干扰比其他部分的大许多。可以通过改进设计来减少这种干扰，也可以针对这个部位进行强化的电磁屏蔽。

验证电子产品的EMC是否达标的一个重要工具是电波暗室。随着汽车电子的广泛应用，汽车的EMC问题变得日益重要，对于汽车等大尺寸设备和装置的EMC测试，需要有大尺寸的电波暗室，还要求有精准的测试天线，高速的测试数据处理系统，完善的自动化分析软件做配套。目前，TDK公司已在广东东莞建设了大尺寸的电波暗室，可进行家电、医疗器械、汽车等设备的EMC测试，并且能够帮助客户发现EMC不达标的问题所在，或通过改进设计减小电磁辐射，或利用TDK的电磁屏蔽材料和技术使EMC测试达标。

软件收录3100件以上的元器件参数，包括电感器、电容器、铁氧体磁珠、3端子滤波器、共模滤波器、压敏电阻等，可以显示器件的阻抗、S参数以及混模S参数等特性，还支持多端口元件的分析。丰富的模拟功能包括：支持脉冲响应模拟-差动线，评估TDR模拟元件的特性阻抗，评估电感器和电容器特性模拟直流偏压特性、温度特性、温升特性。SEAT还具有强大的检索功能，不仅可以通过品名和额定值进行检索，还可根据频率特性进行检索。

德国奥尔托、法国Siepel等公司也有大型电波暗室，但这些公司专注于设计和制造电波暗室，无法为客户提供解决EMC问题的材料和设计方法。用户常常还需要接收机、天线、信号源、功率源、EMC附件、吸收式功率钳、屏效测试系统等设备，来构建电波暗室。此外，国家电力公司自动化设备电磁兼容实验室、中国计量科学研究院、倍科电子等单位也可以提供电波暗室等EMC测试服务、技术咨询和测试评估。

业界已经有了比较成熟的解决EMC的方法和工具，但在元器件方面，TDK、村田制作所等日本企业处于领先地位，特别是在器件的小型化方面。TDK公司的特点是可以提供包括元器件、磁性材料、电波暗室、分析软件、测试服务等在内的完整EMC解决芳案，具有非常丰富的设计经验和方法，可以帮助用户顺利完成设计和测试。

用户对EMC设计的要求重点常有不同，应该利用屏蔽、滤波、接地等技术，采用合适的滤波器、导电薄膜、金属箔等材料，以及电波暗室等测试手段，采用综合方案来完成成功的EMC设计。

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FPGA、CPLD和结构化ASIC为用户提供更多选择

几乎无所不能的FPGA

随着成本、功耗和容量的不断改善，FPGA和CPLD已经广泛渗透到消费电子和汽车电子应用市场，其市场份额几乎已与通信市场二分天下。但通信和工业领域仍是FPGA两块最大的终端用户市场，Cisco、华为、西门子等公司的交换机、无线基站等设备大量采用了FPGA进行设计。利用FPGA的可编程特性，甚至可以在设计完成以后对系统进行升级，以适应新的标准或提供更多的功能。

FPGA和CPLD为工业产品提供丰富功能

在工业市场上，Rigol公司用Cyclone II和Stratix II开发了DS1102C数字示波器，可执行大量的数学运算和高速信号处理；UniTest公司将Stratix II用于UNI460和UNI560 SDRAM测试平台，可以快速地进行模式生成；NI公司用MAX II设计CompactRIO模块，减小了产品体积和功耗；Host Engineering公司在PLC以太网控制器上采用了Cyclone和Nios II，可以连接PLC背板和外设。

所有这些市场都有一个共同的特点：小批量、多品种、灵活性、多功能、要求产品快速上市，而这正是FPGA最擅长的工作。

FPGA饱受功率问题困扰

与ASIC相比，FPGA的弱点在于性能慢、密度低、功耗大，目前性能和密度问题已基本解决，功耗问题成为芯片供应商面临的最大挑战，尤其是进入深亚微米节点后，漏电流的增加会导致静态功耗上升。FPGA的布线电容是ASIC的10到100倍，并具有更大的线迹和大量的晶体管，这些晶体管虽然不会在电路工作中使用，但是却仍然产生泄漏功率。与此同时，OEM对降低功耗、延长电池的使用时间与降低成本和体积等方面的需求还会攀升。iSuppli曾预计，如果能解决功耗问题，未来FPGA至少能夺走30亿美元的ASIC市场份额。

在Altera公司的Quartus工具中，就可以对嵌入式RAM模块的功率进行监控映射，能够将时钟周期内处于活动状态的RAM数目最小化。该方案可以将存储器的动态功率降低21%，将总动态功率降低7%，而性能和逻辑方面的牺牲仅为1%。

QuickLogic公司开发出了反熔丝型的Polar Pro系列FPGA，其待机时电流不足10μA，具有超低功率、耗电量非常小的待机模式。这种模式通过将内部逻辑内核与外部I/O焊点分开等措施，降低了耗电量。在待机模式下，也能维持I/O电路状态和内部寄存器的值，可在数微秒内从待机模式恢复正常。

Actel则在ProASIC3 Flash FPGA的基础上，推出了低功耗的IGLOO系列FPGA。IGLOO系列FPGA采用了多种功率优化技术和130nm工艺，使静态功耗降至5μW，支持1.2V电压，具有多种功率模式以优化功耗，包括Flash*Freeze模式、低功耗工作模式和睡眠模式。

降低FPGA功耗的比赛才刚刚开始，尽管目前看来FPGA还没有办法将功耗降低到ASIC的功耗等级，但并不说明没有解决办法，在市场的推动下，各个公司会投入大量资源开发低功耗技术，会使FPGA的功耗越来越接近ASIC。

竞相采用65nm工艺

FPGA厂商总是先进制造工艺的尝鲜者。Xilinx公司已经正式推出采用65nm工艺制造的新一代FPGA产品Virtex-5系列。Virtex-5系列有三个主要特点：65nm三极栅氧化层技术、新型ExpressFabric技术和ASMBL架构。与上一代90nm产品Virtex-4相比，Virtex-5 FPGA的速度平均提高30%，容量增加65%，同时动态功耗降低35%，静态功耗保持相同的低水平，使用面积减小45%。Virtex-5采用了具有六个独立输入的查找表(LUT)和新型对角互连结构，减少了逻辑层次，改进了构造块之间的信号互连，使逻辑性能比上一代Virtex-4平均提高30%。

另一大FPGA厂商Altera迟迟未发布65nm的产品，它希望在成品率提高到90%以上再正式发布。业界推测Altera将在2006年底推出65nm的Stratix III系列，将采用增强版自适应逻辑模块(ALM)。ALM是几年前Altera推出Stratix II FPGA的时候引入的逻辑结构，允许设计者实现两个大小相同或不同的LUT组合，是Stratix II和III灵活性的关键所在。ALM允许设计者将多个LUT配置在单个ALM中，经验表明，80%的场合下，两个LUT可能配置在单一ALM中。40%的场合下，两个4输入LUT可能配置在单一ALM中，24%的场合下，两个5输入LUT可能配置在单一ALM中，因此这种逻辑结构具有非常好的适用性和灵活性，在很多设计中可以节约大量的逻辑资源。除了逻辑灵活性外，Altera的65nm Stratix III产品线中使用的增强版ALM集成了软件配置功能，允许客户在性能和功耗间进行平衡，让每个逻辑单元可根据设计需求调节功耗。客户可以通过调节时钟速度，获得不同的功耗水平，当客户对时钟速度要求不太高的时候，可以获得非常低的功耗。在相同时钟工作频率下，Stratix III的总体功耗可降低到Stratix II的一半，如工作时钟频率相对降低30%，则其整体功耗更可降低70%。

由于FPGA是一种通用逻辑器件，采用更先进的工艺来提高性能、降低成本和功耗是其不二法门。在完成向65nm工艺转型后，Altera和Xilinx还会将缩小线宽的竞赛延伸到45nm和32nm，但前提是能够解决漏电流和功耗的问题。

消费电子成FPGA竞争热点

消费电子产品具有种类繁多，产品生命周期短，更新速度快的特点，并且对功耗和成本有严格的要求。随着价格的下降，FPGA在许多市场上已经能和ASIC分庭抗礼，并且在中批量的情况下，采用FPGA比ASIC更具有成本优势。

以Altera公司为例，目前消费电子应用占Altera公司总体收入的16%，而且还在以20%的速度增长，这得益于低成本的Cyclone系列FPGA，已经有非常多的成功案例。Leapfrog公司的Leapster L-MAX游戏机采用了MAX II CPLD，实现了很好的视频处理性能和低功耗；Roku Labs公司的网络音乐播放器利用MAX II桥接无线通信模块和DSP；Loewe公司的大屏幕液晶电视采用Cyclone II实现低成本的图像增强功能；Humax的个人视频录像机使用Cyclone实现灵活的接口，并大大减少了产品上市时间。对于中高端产品，为了性能的需求，客户也可以采用结构化ASIC，数字电视和DLP电视已经有应用HardCopy的成功实例。

FPGA和CPLD加速消费电子产品的上市

Xilinx也在利用低成本的Spartan-3加紧向消费电子市场的渗透，加大向机顶盒、DVD播放器、HDTV、汽车应用等领域的推广，并推出了专门的显示系统参考设计。QuickLogic公司和Actel公司也不约而同地瞄准了消费电子市场，他们推出的Polar Pro系列和IGLOO系列FPGA具有很低的功耗，将用于智能手机、无线PDA等便携式产品当中。

结构化ASIC成败未定

由于FPGA是通过查找表来建立硬件逻辑的，因此存在大量的逻辑冗余，有许多逻辑资源未被利用。转化为结构化ASIC，就可以省去这些没有用到的晶体管和布线，从而缩小芯片尺寸，降低功耗和成本。例如，某项应用需要24mm×24mm的EP2S180或18mm×18mm的EP2S90，转换成同样功能的HardCopy结构化ASIC HC230、HC2201和HC210后，硅片尺寸缩小到10mm×10mm、8mm×8mm、6.5mm×6.5mm，节省的成本和功耗将非常可观。

Altera公司在结构化ASIC市场上的占有率超过50%，同时拥有FPGA和名为HardCopy的结构化ASIC产品，客户只要把FPGA设计好，网表和时序的约束定义好，Altera可以在16周左右的时间之内完成从FPGA到HardCopy的移植并提供工程样片。FPGA与HardCopy的设计是在同一个软件平台上实现的，并且结构化ASIC保持与原型FPGA的引脚兼容性，这样即便结构化ASIC在应用时出现任何问题包括供货，也不会影响系统制造商的正常交货计划。

TI、飞利浦、LG、摩托罗拉和NEC等国际知名厂商都已经成功在其产品设计中采用了HardCopy方案。在中国市场上，3G TDS-CDMA无线基站、数字电视传输设备、网络安全设备等都会是结构化ASIC的用武之地。但与300亿美元的ASIC市场相比，结构化ASIC的销售额还不到5亿美元，前景尚未可知。

ASIC、CPLD、FPGA、结构化ASIC，各个产品都在不断发展，用户在选择时的确要费心思量，但有一点是不变的，那就是在性能、成本、功耗、产品上市时间中取得平衡。在需要产品快速上市和小批量的市场，FPGA无疑将是赢家，如果能不断降低成本和功耗，FPGA在消费电子、汽车电子、通信、广播、工业等市场的应用将更加广泛。

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先进的制造工艺要与先进的设计技术相结合

半导体行业的竞争总是在加速进行，当一些中国的IC设计公司刚刚开始基于130nm工艺的设计时，德州仪器、三星、英特尔等公司已经用45nm工艺制造出了最新设计的芯片。制造工艺的落后就意味着成本上的劣势，在没有核心专利和应用的情况下，这种劣势使得中国IC设计公司的跟随战略也变得步履维艰。

要改变这种状况，首先是要有核心专利和技术，这方面最好的例子是中星微电子。同时也要积极采用更先进的半导体制造工艺，如中科院的龙芯2E通用处理器采用了90nm工艺，展讯通信也计划采用90nm工艺生产手机的基带芯片。

但90nm及以下工艺的产品设计不同于130nm等工艺，由于在65nm工艺下，已经无法采用基于断言的方法进行设计，并且设计方案必须与晶圆代工厂的参数库相匹配，才能保证功能的正确性。做为规模最小的EDA厂商，Magma公司的强项是在65nm及以下的工艺上，在已有的65nm工艺设计中，有70%以上采用了Magma的EDA工具。

Magma公司的Talus平台能够在2天内完成芯片的设计，提供特征化芯片可制造性设计(DFM)流，改善芯片设计的收益性；Blast Create和Blast Fusion可构建完整的RRTL-to-GDSII设计流程，可任意搭配的产品确保了设计系统能够同时满足功率、信号完整性和良率的需求；Quartz DRC/LVS是可充分升级的物理验证工具，支持独特的结构和先进塑模能力，允许DRC的大型分布处理，运算速度可随处理器和内存的增加而线性增加，从而可以在2小时内处理任意规模的设计，设计定案的时间减少了1个星期，增加的DRC使迭代降低到几分钟；P/G Short Finder可精确地定位误差，与主要代工厂的工艺相匹配；SiliconSmart产品和信号完整模型以各种各样的业界标准格式来描绘标准单元、I/O单元、嵌入式存储器以提供可靠的计时和低功耗，SiliconSmart可对由工艺变化引起的细微电气影响的模型特征做出描述；SiliconSmart Ultra是完整的库生命周期管理软件系统；FineSim SPICE以并行方式进行设计仿真，其仿真速度随工作站中CPU的增加而线性增加，FineSim Pro是AMS全芯片电路水平的模拟器，采用“三模单核”的架构，使在AMS方法中不需要进行多重模拟，支持业界标准格式；面向结构化和可编程器件的解决方案包括PALACE、ArchEvaluator、Blast FPGA、Blast Create SA和Blast Fusion SA，与主流的FPGA产品无缝连接。Magma公司还有Merlin's Framework、Camelot、YieldManager和LogicMap晶圆厂分析工具，确保设计能与制造厂的工艺相匹配。

Cadence的优势是模拟设计，以及具有比较完备的产品线，在后端的封装设计、电路板设计方面，仍然是Cadence居于领先地位。该公司的SystemVerilog的验证解决方案也广受欢迎，目前已有150家用户将该语言应用于创建功能原型项目，或者应用到主流产品开发。

Synopsys公司最新发布的可制造性设计(DFM)系列产品具有工艺识别功能，用于分析45nm及以下工艺定制/模拟设计阶段的工艺变异的影响。通过在制造工艺中应用精确的物理建模，设计人员可以在不大规模改变当前实际设计流程的条件下描述制造可变异性的问题。

PA-DFM系列的核心产品Seismos和Paramos可将制造变异信息反标回设计阶段，帮助定制IC的设计人员优化布局并最大限度提高成品率。这些产品可通过整合设计工艺的精确物理建模信息，解决由于设计和生产交互作用所引起的参量变异问题，并且与原有设计架构无缝整合，可以轻松嵌入客户现有设计流程和方法。

Seismos是晶体管级的工具，用来分析在纳米级张力条件下硅技术的应力和其他逼近效应，其模型通过硅数据经过了严格的TCAD仿真验证，可以轻松实现数百万晶体管的设计。通过提取工艺识别的SPICE紧凑模型，结合了校准的TCAD仿真与全局SPICE提取，Paramos直接将SPICE模型与制造条件连接，这有助于客户模拟工艺变异（统计或系统方面）对电路性能产生的影响。

对于用FPGA做系统设计和IC设计验证的工程师，Synplicity、Mentor Graphics和Synopsys的逻辑综合工具是必不可少的。其中，Synplicity公司的Synplify Pro采用真正的时序驱动合成技术，适用于VHDL或Verilog编写的设计方案，可以对这类设计方案进行编辑和优化，并映射到高效、高性能的网表中，以满足新型FPGA器件的需要。Synplify Pro全面支持Xilinx公司的Virtex-5平台和Altera公司的Stratix III平台，还能生成SDC格式的约束条件，可传递到Altera的Quartus II设计软件中进行布置与路由。Synplicity公司还有业界唯一可对DSP设计进行验证的解决方案Synplify DSP，以及可对大容量FPGA进行验证的Synplify Premier。该公司还准备发布一项新技术，可极大提高使用FPGA对IC设计进行仿真的速度。

半导体是技术更新极为迅速的行业，中国的IC设计公司要获得发展，一方面要积极利用国际上的资金、技术和人才，另一方面也要采用先进的设计工具，才能设计出技术和工艺领先的创新产品。

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立足本地市场，以技术和成本领先——访美光科技营销执行总监Terry Lee

美光科技的先进技术与策略营销执行总监Terry Lee来京，向新闻界阐述美光在亚洲地区的市场策略和竞争优势。他说，针对不断增长的亚洲市场，美光公司启动了一项长期发展战略，重点是增加在中国的投资，短期目标是在中国建立起一个基础架构，加强与其他半导体厂商的竞争能力，继续保持与在华跨国企业的良好合作，与中国本土的消费类电子产品和IT企业建立起紧密的合作关系，这个扩张战略将使美光在中国现有的设计、市场研究、业务开发和渠道销售等业务得到进一步发展。美光已经于2004年4月在上海浦东成立了集成电路设计公司，封装和测试工厂的选址工作正在有条不紊地进行当中。
两年前的内存市场动荡让许多厂商大伤元气，美光在经历了一番伤筋动骨的调整之后，也开始采取产品和市场的多元化战略，将业务部门分为计算机和消费类应用、网络通信应用和成像应用。Terry认为，消费类电子将是美光新的增长点，其中成像应用是发展重点，消费电子的兴起同时也带动了存储器市场，手机、数码相机、MP3、PDA、数字电视和可录DVD等产品的迅速增长导致对存储器的需求大增。受惠于消费类电子产品的持续热销，一些低密度器件的出货量在不断走低后又有所上升。此外，消费电子所需的芯片可以利用老的设备和技术进行生产，提高了设备和资本的利用率。
美光的领先优势在于技术，其DDR和DDR2产品居于行业的领导地位。美光是第一家以0.11μm技术制造出1Gb DDR元件样品的厂商，在所有领先的x86服务器平台上通过了1Gb DDR的验证，制造出了4GB DDR SDRAM寄存DIMM模组样品，完成1Gb DDR元件和4GB DDR寄存DIMM模组在AMD Opteron处理器上的验证。美光还率先制造出了256Mb和1Gb DDR2 SDRAM样品，完成全部三种密度(256Mb、512Mb和1Gb)在英特尔平台上的验证，并为英特尔提供了4GB DDR寄存模组的样品。
Terry总结到，存储业属于竞争激烈的行业，价格波动巨大。出于这种环境下的内存制造商，就必须高度集中于制造效率、成本控制和技术投资。降低制造成本的秘诀之一就是采用先进的技术和工艺。美光已经成功地实现了超收缩(Hypershrink)技术，即荣获2004年最佳DRAM创新奖的美光6F2阵列架构，该架构将制造效率提高了20%，相对于标准的8F2技术而言，在采用类似设计规划和生产设备的前提下，使同样尺寸的晶圆可以多生产出20%的芯片，在相同的技术条件下增强了存储单元信号，使之更加符合用户要求。美光将继续保持在计算机和消费类市场上的技术领先地位，通过增加对高密度产品的关注程度、扩大应用于消费类市场的DRAM的产品组合、大容量内存的成本领先，来保持台式电脑的较大市场份额，提高其他计算机和消费类领域的市场占有率。

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