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業界持續討論‘摩爾定律’終結已經有一段時間了，但事實上在後摩爾定律時代，IC每功能的單位成本仍將持續下降，這是明導國際(Mentor Graphics)公司董事長兼執行長Walden Rhines日前來台在該公司技術論壇大會(Tech Design Forum)上發表的看法。
在會後接受媒體訪問中，Rhines不僅透露該公司最近一季的財務表現，並針對後20nm時代的半導體未來提出了諸多問題，同時也分享對於EDA產業、系統驗證與3D IC的觀察與個人看法。

今年是EDA產業豐收的一年，請談談明導最近的營收表現。

Rhines：對於明導而言，今年也是個令人振奮的一年。我們在今年第二季的財報表現創新高，包括業績、營收與營運利潤均交出亮眼成績，預期今年一整年的表現將超越以往，同時，我們也提高了對於今年的利潤預期至11.55億美元。此外，在第二季的訂單出貨比較去年同期成長70%，上半年的訂單出貨比也較去年同期成長了85%。

特別是明導的兩大強項──功能驗證(特別是仿真；Emulation)與實體驗證(特別是Calibre)。功能驗證產品業績較去年同期大幅成長了160%，而實體驗證產品也成長130%。

相較於其它領域，為什麼仿真器產品成長更迅速？

Rhines：事實上，這並不僅是明導，整個產業也經歷快速成長的態勢。這一市場成長如此強勁的原因就在於晶片變得越來越大，無法只用模擬來驗證整個晶片，而必須使用硬體仿真器(Emulator)才能因應先進的製程設計需求。

我們在18個月前推出新款仿真器後，今年至今仿真器產品的訂單出貨比就幾乎已經相當於去年同期所有產品的營收了。幾乎主要的IC設計公司都已購買採用或正評估中，市場上的各種預測數字也都看好明導的表現。

此外，用戶更希望能同時驗證軟體與硬體的工具，而仿真器就能滿足這樣的需求。或許有人說仿真器太貴，但事實上如果你一天24小時都得進行驗證，以每週期成本來看，仿真器比模擬器相對更便宜。相較於競爭產品，明導的仿真器尺寸僅1/4，功耗也更低30%。

特別是在可測試性設計(DFT)領域，針對14/16nm所需進行的FinFET測試，就必須使用更先進的仿真器，才能解決更複雜的問題，改善設計驗證除錯校正所耗費的時間(TAT)，從而提升設計效率與晶片產出。

在摩爾定律失效後，半導體領域未來將如何尋求成長？

Rhines：的確，摩爾定律將會失效，但就像Gordon Moore所說的‘no exponential is forever’。摩爾定律基本上只是一種規則罷了。所有的成本降低都來自於晶片微縮，而類似的經驗法則也適用於許多不同的領域。事實上，在摩爾定律失效後，每單位功能的成本仍將長期下修。

但未來該如何預測半導體的世代進展？你所能做的就是採用所謂的‘學習曲線’(learning curve)──任何產品的總量倍增時，其單位成本也將以固定比率下降。因此，半導體產業的學習曲線是，單位面積電晶體數量增加，可使成本持續每年下降30%。

傳統上，每片晶圓的成本在過渡到新技術節點時約上升15-20%，但隨著功能以1.7倍的速度增長，穩定的生態系統仍保持了供應商的利潤。然而，從28nm過渡到20nm，將首次無法再以成本/電晶體原則降低晶片成本。特別是在14/16奈米節點時，由於額外的雙重曝光/蝕刻、FinFET與EUV的成本，每片晶圓成本將增加到41%以上，從而為整個生態系統帶來‘利潤大壓縮’(The Big Squeeze)。

問題是半導體產業該如何繼續前進而不壓縮利潤？透過創新技術，可望使IC每功能單位成本持續下降──即在降低成本的同時，也提供更強大的功能。

FinFET與3D為半導體產業帶來什麼影響？

Rhines：由於先進的14/16nm製程整合FinFET架構，因而帶來了許多變化，最大的好處就是降低功耗，但卻也導致一些設計挑戰，最大的挑戰就在於必須進行FinFET驗證。過去五年來，明導持續與台積電與聯電等主要的代工廠密切合作，開發Calibre，讓用戶可順利實現FinFET設計驗證。

此外，FinFET在佈局與繞線方面也存在測試方面挑戰。由於鰭式(Fin)電晶體的功耗與漏電流等變數並不相同，因此必須採用像Cell-Aware ATPG流程來進行電晶體級測試。

至於3D的挑戰則在於幾家主要的業者尚未支援堆疊式晶片架構。目前只有台積電可支援堆疊晶片，以及三星正研發3D堆疊晶片。而其關鍵就在於必須具備可驗證多晶片堆疊以及進行測試的能力。

我們也與台積電合作3D製程，在三年前就推出了Calibre 3D，能夠在中介層進行多晶片測試，同時降低成本，而不至於縮小晶片尺寸。

EDA產業如何因應系統設計自動化工具需求成長的挑戰？

Rhines：這一發展趨勢將有利於EDA發生改變。事實上，包括汽車、飛機與火車等大型系統都必須採用自動化設計。以汽車為例，目前一部汽車中約有35-40%的成本都來自於電子元件，隨著汽車變得更先進複雜，車內的中控系統、連網通訊與車載娛樂都脫離不了電子控制元件，而這些都必須經由電子設計自動化流程控制，而這也是目前EDA強勁成長的領域。

明導在1992年即成立自動化部門，由於起步較早目前我們的解決方案已在市場上佔據主導地位。著眼於這一領域的機會，其他業者雖然起步較晚，但也正急起直追中。明導目前約有30%的營收就是來自於這一自動化的系統級設計工具，包括PCB、系統模擬、繞線分析等工具。

此外，我們有一半以上的客戶也以系統為導向，特別是在運輸、通訊以及消費電子等領域。(Susan Hong)

資料來源:電子工程專輯