芯片設(shè)計的乏善可陳導(dǎo)致創(chuàng)新的衰竭。創(chuàng)新意味著必須涉足未知的風(fēng)險。新事物得到嘗試,并通過市場的孵育得以成長,這是一個不斷進(jìn)化的過程。
創(chuàng)新的產(chǎn)品是不會被大眾市場馬上接受的。它們會被最初的采納者購買,這些采納者的人數(shù)相比大眾來說是非常微小的。一個新產(chǎn)品要消耗成數(shù)百萬的芯片并賺取數(shù)百萬的美金是不太現(xiàn)實的。在目前的形勢下,建立一個這樣的風(fēng)險公司是不可能的。
大量前期金錢投資的風(fēng)險已經(jīng)完全由FPGA所克服,但必然面臨性能下降、功耗升高和單位成本升高的折衷。如果你購買十萬片F(xiàn)PGA,價錢會十分便宜,但如果只買一萬片,一顆20萬門的FPGA要花費30美元,而同樣門數(shù)的微處理器只需3美元。33美元的成本會給終端產(chǎn)品帶來132美元的價格提升(四倍)。高價格阻礙了產(chǎn)品的采納。
另一個極端是e-beam ASIC。與FPGA不同,e-beam ASIC性能不錯并能控制功耗,可與全定制的ASIC媲美。與FPGA相同,無需掩?;ㄙM,每顆芯片由工廠的電子束編程。然而,這種產(chǎn)品卻是“非一次性工程(no-NRE)”。
盡管對于e-beam ASIC來說沒有掩模花費,但I(xiàn)P是要錢的。每個設(shè)計的ARM核IP、AHB總線和APB總線會輕易花掉10萬美元。初創(chuàng)公司花在掩模上的費用會轉(zhuǎn)嫁到授權(quán)費用上面。另外,單個e-beam器件的費用甚至比FPGA還高。分期清償?shù)氖跈?quán)費用會讓每顆器件的花費達(dá)到110到210美元。這樣對終端產(chǎn)品帶來了440到640美元的成本提升,初期采納者顯然會少得可憐。
最佳的解決方案是讓一次性工程費用盡量的低,來降低創(chuàng)新的財務(wù)風(fēng)險,提供能培養(yǎng)初次采納者的低單位成本。第二代金屬可編程單元結(jié)構(gòu)(MPCF-II)技術(shù)通過提供比得上全定制標(biāo)準(zhǔn)ASIC的可觀的硅密度,可保證單位的低成本。采用這種技術(shù)生產(chǎn)的可定制化MCU可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)MCU的85%,而且沒有授權(quán)費用,剩下的15%裸片可進(jìn)行定制。
因為大部分芯片是預(yù)先定義好的,該器件只需3層金屬線和3層過孔層進(jìn)行配置和布線,因此將掩模數(shù)從6個降低下來,總的一次性費用降低到7.5萬美元。因為對于ARM核、總線或其他IP沒有了授權(quán)費用,全部的投資相比非一次性的e-beam ASIC降低了30%。
這種MPCF技術(shù)的硅效率在10k批量可實現(xiàn)10美元的單位成本,在50k批量可實現(xiàn)5.5美元的單位成本。在完全分期清償一次性費用后,10k批量的單位成本為17.5美元,50k批量的單位成本為7美元。相比FPGA方案,功耗降低了98%,而性能提升至8倍。
培育創(chuàng)新的唯一方法是給無晶圓IC設(shè)計公司提供開發(fā)的機(jī)會,和經(jīng)過市場檢驗的、具備成本效益的、前沿的產(chǎn)品,讓初次采納者的人數(shù)達(dá)到可觀的數(shù)量。終端產(chǎn)品的硅密度降低,價格從100美元降低到40或60美元,將提升初期采納的機(jī)會并助力創(chuàng)新循環(huán)的持續(xù)。