具成本效益的SoC是孵育创新的关键，MPCF-II技术威力初现
2009-10-27
作者：来源：电子工程专辑
芯片设计的乏善可陈导致创新的衰竭。创新意味着必须涉足未知的风险。新事物得到尝试，并通过市场的孵育得以成长，这是一个不断进化的过程。
创新的产品是不会被大众市场马上接受的。它们会被最初的采纳者购买，这些采纳者的人数相比大众来说是非常微小的。一个新产品要消耗成数百万的芯片并赚取数百万的美金是不太现实的。在目前的形势下，建立一个这样的风险公司是不可能的。
大量前期金钱投资的风险已经完全由FPGA所克服，但必然面临性能下降、功耗升高和单位成本升高的折衷。如果你购买十万片FPGA，价钱会十分便宜，但如果只买一万片，一颗20万门的FPGA要花费30美元，而同样门数的微处理器只需3美元。33美元的成本会给终端产品带来132美元的价格提升（四倍）。高价格阻碍了产品的采纳。
另一个极端是e-beam ASIC。与FPGA不同，e-beam ASIC性能不错并能控制功耗，可与全定制的ASIC媲美。与FPGA相同，无需掩模花费，每颗芯片由工厂的电子束编程。然而，这种产品却是“非一次性工程（no-NRE）”。
尽管对于e-beam ASIC来说没有掩模花费，但IP是要钱的。每个设计的ARM核IP、AHB总线和APB总线会轻易花掉10万美元。初创公司花在掩模上的费用会转嫁到授权费用上面。另外，单个e-beam器件的费用甚至比FPGA还高。分期清偿的授权费用会让每颗器件的花费达到110到210美元。这样对终端产品带来了440到640美元的成本提升，初期采纳者显然会少得可怜。
最佳的解决方案是让一次性工程费用尽量的低，来降低创新的财务风险，提供能培养初次采纳者的低单位成本。第二代金属可编程单元结构(MPCF-II)技术通过提供比得上全定制标准ASIC的可观的硅密度，可保证单位的低成本。采用这种技术生产的可定制化MCU可达到标准MCU的85%，而且没有授权费用，剩下的15%裸片可进行定制。
因为大部分芯片是预先定义好的，该器件只需3层金属线和3层过孔层进行配置和布线，因此将掩模数从6个降低下来，总的一次性费用降低到7.5万美元。因为对于ARM核、总线或其他IP没有了授权费用，全部的投资相比非一次性的e-beam ASIC降低了30%。
这种MPCF技术的硅效率在10k批量可实现10美元的单位成本，在50k批量可实现5.5美元的单位成本。在完全分期清偿一次性费用后，10k批量的单位成本为17.5美元，50k批量的单位成本为7美元。相比FPGA方案，功耗降低了98%，而性能提升至8倍。
培育创新的唯一方法是给无晶圆IC设计公司提供开发的机会，和经过市场检验的、具备成本效益的、前沿的产品，让初次采纳者的人数达到可观的数量。终端产品的硅密度降低，价格从100美元降低到40或60美元，将提升初期采纳的机会并助力创新循环的持续。