USB3.0應用高速增長,本土IP解決方案助力SoC設(shè)計應對技術(shù)挑戰(zhàn)

近日，國內(nèi)規(guī)模最大的數(shù)模混合IP核提供商四川和芯微電子股份有限公司（IPGoal）正式宣布推出通過USB IF（USB Implementers Forum）兼容性測試的USB3.0完整IP解決方案，為目前大陸地區(qū)第一家通過該項測試的USB3.0物理層IP產(chǎn)品。作為一家專注于高速高精度數(shù)?；旌闲盘柤呻娐稩P核研發(fā)、推廣和授權(quán)的企業(yè)，IPGoal也是國內(nèi)首家掌握USB 2.0核心技術(shù)并實現(xiàn)批量生產(chǎn)的企業(yè)。USB3.0 IP解決方案的推出再次完善了國內(nèi)在高速接口技術(shù)上的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，為集成電路設(shè)計企業(yè)實現(xiàn)目前熱門的USB3.0接口技術(shù)提供了新的選擇。

 

按Intel發(fā)布的資料數(shù)據(jù)顯示，到2014年USB3.0的市場滲透率有望接近30%，采用USB3.0接口技術(shù)的臺式和便攜終端設(shè)備出貨量將超過5億臺。在USB3.0應用即將爆發(fā)性增長之際，本土IP提供商發(fā)布USB3.0完整IP解決方案對國內(nèi)產(chǎn)業(yè)有什么樣的意義呢？“USB3.0的普及應用已經(jīng)完全啟動，以目前USB接口的應用規(guī)模來看，未來市場空間非常巨大，但目前國內(nèi)企業(yè)在實現(xiàn)難度和成本上都有一定壓力。”IPGoal技術(shù)總監(jiān)武國勝指出，“本土企業(yè)推出經(jīng)過USB IF官方認證的第三方IP解決方案將幫助芯片廠商克服技術(shù)上的挑戰(zhàn)，加速產(chǎn)品研發(fā)，同時在成本上更具競爭優(yōu)勢”。

 

極具挑戰(zhàn)性的USB3.0物理層設(shè)計

 

作為一家半導體行業(yè)的IP提供商，IPGoal的產(chǎn)品鎖定在那些對于芯片設(shè)計廠商而言通常最具挑戰(zhàn)的混合信號物理層IP核的設(shè)計上，而USB3.0的物理層設(shè)計無疑是當前接口設(shè)計中最具挑戰(zhàn)性的部分。據(jù)悉，僅僅在滿足USB3.0物理層測試認證上就有很多挑戰(zhàn)，例如在兼容性測試上，USB3.0的測試難度遠超過業(yè)界廣泛使用的PCIE和SATAII等其他標準，指標裕量非常小，要滿足苛刻的認證測試要求難度極高。

 

“我們的USB3.0 IP還針對多種工藝進行了設(shè)計，可以應用于針對0.13微米、90納米和65納米工藝節(jié)點的IC設(shè)計。”武國勝指出。目前市場可用的第三方USB3.0 IP解決方案基本上是針對90納米及65納米等高速工藝設(shè)計，很少有適用于0.13微米工藝的同類IP。與90納米以及65納米設(shè)計實現(xiàn)相比，0.13微米的USB3.0實現(xiàn)方案主要挑戰(zhàn)在于5Gbps的速度幾乎接近了該工藝下半導體技術(shù)所能實現(xiàn)的極限，設(shè)計難度極高。目前IPGoal的USB3.0 IP解決方案已經(jīng)針對TSMC、SMIC和GLOBALFOUNDRIES三家全球領(lǐng)先的代工廠實現(xiàn)了設(shè)計與驗證。

 

在IPGoal公開的資料中，其USB3.0 IP解決方案具有如下關(guān)鍵特性：完全與PIPE3接口兼容；實現(xiàn)了接收器自適應均衡以補償通道損耗、串擾和碼間干擾（ISI）；可編程發(fā)送幅值、預加重和壓擺率；支持不依賴外部器件的擴頻產(chǎn)生與接收；支持USB3.0所有的節(jié)能模式(U0、U1、U2和U3)，可以完成超級低功耗工作模式；等等。“具體到設(shè)計實現(xiàn)上，要滿足USB IF的認證要求，其中每一項特性的實現(xiàn)都具有極大的挑戰(zhàn)性。”武國勝指出，“例如，要滿足USB IF兼容性測試項目長達3米的電纜要求，芯片層面與應用層面的信號完整性的優(yōu)化設(shè)計非常重要。而支持USB3.0所有的節(jié)能模式對于便攜式等應用來說，是必不可少的關(guān)鍵特性要求。”

 

 

IPGoal的USB3.0 IP通過了USB IF認證,因此基于該IP開發(fā)的IC產(chǎn)品可以輕松通過此認證
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標準IP產(chǎn)品如何實現(xiàn)差異化競爭？

 

盡管USB3.0標準具有非常廣闊的市場，但作為USB3.0 IP方案提供商，IPGoal絕不是唯一一家，IPGoal如何直面國際同類產(chǎn)品競爭？“我們作為目前國內(nèi)唯一一家通過USB IF兼容性測試的USB3.0 IP產(chǎn)品，在性能指標上完全滿足標準要求，因此基于我們的IP解決方案實現(xiàn)芯片設(shè)計可以輕松通過USB IF認證。在解決方案的關(guān)鍵特性上，我對我們的技術(shù)優(yōu)勢也非常有信心。”武國勝表示。作為一個具有嚴格規(guī)范要求的接口產(chǎn)品，其實并沒有多少可以實現(xiàn)產(chǎn)品差異化競爭的機會，但武國勝依然能指出IPGoal USB3.0 IP實現(xiàn)的幾點關(guān)鍵差異化設(shè)計優(yōu)勢：

 

首先，IPGoal推出的USB3.0 IP解決方案可以滿足當前的主流半導體生產(chǎn)工藝，包括0.13微米、90納米和65納米。當前適用于0.13微米工藝的USB3.0 IP非常少，但目前不少國內(nèi)SoC設(shè)計依然沿用了0.13微米的半導體工藝，因此滿足0.13微米生產(chǎn)工藝的IP選項可以讓客戶的產(chǎn)品設(shè)計具有更大的靈活性。

 

其次，IPGoal的方案還不乏一些局部設(shè)計上的技術(shù)優(yōu)勢。例如，一些競爭解決方案可能還需要外部參考器件提供內(nèi)部參考偏置，而IPGoal已經(jīng)在IP中解決了這個問題，在降低系統(tǒng)BOM采購成本的同時，也減少了芯片封裝的開銷。此外，USB接口的ESD設(shè)計通常具有很高的挑戰(zhàn)性，而基于IPGoal設(shè)計的驗證芯片ESD超過了4kV的測試，客戶基于該IP方案設(shè)計的芯片可以輕松提高系統(tǒng)級ESD防護等級。

 

第三，作為本土設(shè)計團隊，無論在方案總體實現(xiàn)成本上還是設(shè)計服務上都具有明顯的優(yōu)勢，這也是IPGoal能夠成為國內(nèi)最大混合IP提供商的原因。

 

對于最后一點，武國勝并不想談及具體的費用問題：“我們是國內(nèi)首家通過USB IF兼容性測試的USB3.0 IP提供商，同時也是國內(nèi)第一家掌握USB2.0核心技術(shù)的企業(yè)，盡管目前USB2.0已經(jīng)很成熟，但每年依然有大量客戶購買我們的USB2.0 IP方案，客戶看重的正是我們的成本優(yōu)勢和服務能力。”

 

 

關(guān)于四川和芯微電子股份有限公司：

 

四川和芯微電子股份有限公司（IPGoal）專注于高速高精度數(shù)?；旌闲盘柤呻娐稩P核的研發(fā)、推廣和授權(quán)，致力于為客戶提供國際一流的IP核產(chǎn)品和專業(yè)的集成電路設(shè)計服務。和芯微電子是中國大陸第一家掌握USB 2.0和音頻編解碼核心技術(shù)并實現(xiàn)批量生產(chǎn)的企業(yè)，是國家863計劃和核高基項目承擔單位，也是國內(nèi)規(guī)模最大的數(shù)模混合IP核供應商。

 

公司與主流晶圓代工廠包括SMIC、TSMC、SilTerra、Globalfoundry、HJTC、GSMC、HHNEC、CSMC等在深亞微米生產(chǎn)工藝長期合作。在0.18um、0.13um、90nm和65nm等先進生產(chǎn)工藝，為客戶提供經(jīng)過批量生產(chǎn)驗證和硅驗證的IP產(chǎn)品，并應客戶需求提供量身定制的個性化服務。公司目前擁有自主知識產(chǎn)權(quán)集成電路IP產(chǎn)品11類60余種，主要包括USB2.0Device/OTG/Hub PHY、16~24bit Audio CODEC、SATAII PHY、DDR2 I/O &Controller、PCIE Express PHY、Rapid I/O、USB 3.0 PHY和一系列的I/O Pad。