Halbleiter 02.07.1999, 17:22 Uhr

Chip-Design über das Internet

Die Halbleitertechnologie schreitet schneller fort als die Möglichkeiten, komplexe Chips zeitgerecht zu entwickeln. Neue Konzepte sind gefragt.

Der immerwährende „design gap“ war auch dieses Jahr Thema auf der Design Automation Conference in New Orleans. So bezeichnet Dataquest-Analyst Gary Smith den wachsenden Abstand zwischen den ins „Deep Submikron“ schrumpfenden Silizium-Strukturen und kompletten Systemen mit 10, 20 und demnächst 40 Mio. Transistoren auf einem Chip einerseits und den Entwurfs- und Verifikationsmethoden für solche Chips andererseits.
Die Industrie für Electronic Design Automation (EDA) wird in diesem Jahr Umsätze von mehr als 3 Mrd. Dollar erreichen – und in drei Jahren auf 6 Mrd. Dollar verdoppeln. Dieser EDA-Markt ist Basis des zehnmal größeren Marktes der Halbleiter-Fertigungsgeräte. Auf diesem wiederum gedeiht die Halbleiterindustrie, die nach langer Talfahrt 1999 mit mindestens 12 % Zuwachs endlich die 150-Mrd.-Dollar-Marke weltweit überspringen will. Die wilden Auf- und Abschwünge der Chipindustrie allerdings treffen die EDA-Branche nur abgemildert.
Der Grund, sagt Aart de Geus, Chairman des US-Verbandes EDAC (Electronic Design Automation Consortium) und Chef des führende Toolanbieters Synopsys, liegt darin, „daß der zunehmende Einsatz der Design-automation entscheidend ist für die Nutzbarmachung steigender Chip-Komplexität.“ Die Chipmacher haben immer neue Chipdesigns in der Pipeline, auch wenn sie erst in Jahren das Licht des Marktes erblicken. Das sorgt – oft unter Schmerzen für preisdruckgeschädigte Chiphersteller – für den konstanten Fluß der EDA-Innovation und dämpft konjunkturelle Wogen.
Um aus der Design-Lücke herauszukommen, steht die EDA-Industrie vor der vermehrten Integration physischer Design-funktionen – Chip-level Assembly, logische Schaltungssynthese, Plazierung aller Schaltelemente und optimales Routing der Verbindungswege – zu immer komplexeren Tools. Die Folge: Trotz ständiger Neugründungen konsolidiert sich die EDA-Industrie. In den letzten sechs Jahren, hat Gary Smith beobachtet, ist die Zahl der EDA-Tool-Anbieter zwar um 40 % gewachsen. Doch wo die vier führenden Anbieter 1993 mit 43 % einen Marktanteil von weniger als der Hälfte hatten, halten sie 60%.
EDA-Entwickler und Chipmacher stehen an der Schwelle einer neuen Ära: mit komplexen Systemen auf einem Chip. Geus: „Systeme auf einem Chip bedeuten die Zusammenführung von voller Kundenentwicklung und baustein-orientiertem Asic-Design. Es bedeutet den Einsatz von hochkomplexen Kunden-IP-Blocks (intellectual property).“ Solche Bibliotheken werden bald Bausteine mit bis zu 50 000 Gattern umfassen. „Wir sind im sechsten Jahr der Design-Revolution, die mindestens so wichtig sein wird wie die Mikroprozessor-Revolution der 70er und frühen 80er Jahre.“
Anstoß für die „Design-Revolution“ ist das Internet. Web-basiertes Chip-Design bedeutet weltweite Zusammenarbeit von Entwicklerteams. Sie teilen sich eine IP-Bibliothek, die auf einer Server-Farm des Inhabers residiert. Die Entwickler greifen per PC-Web-Browser auf ihre Tools zu.
So schön das Web-basierte EDA-Modell klingt, es bleiben noch Stolpersteine aus dem Weg zu räumen. Mark Miller von Synchronicity berichtete über den globalisierten Entwurfs eines Asic-Einchip-PC mit 12 Mio. Gattern. 200 Entwickler haben an drei Standorten daran geschafft. Der Entwurf war in vier Monaten gelaufen – doch 110 000 Einzeldateien wurden per World Wide Web hin und hergeschickt.
So faszinierend die Methode ist – sie bringt Herausforderungen an Logistik und Management, für die noch keine optimale Lösungsmethodik existiert. Ein DAC-Panel mit Anwendern des Web-basierten EDA zählte eine lange Problemliste auf, technischer wie kultureller Art. Technisch hapert es beim Übertragen großer Dateien und beim Synchronisieren der Datenbasen. Im kulturellen Bereich stockt die zeitverschobene Interaktion der Teammitglieder in verschiedenen Sprachen. Das bedingt die Formalisierung aller Einzelschritte.
Die Dateien für komplexe Einchipsysteme sind schon heute auf mehrere hundert GByte gewachsen. Bald werden es TByte sein. Die Übertragung, selbst von Teilen eines Entwurfs, kann da leicht Stunden dauern. Dann zeigen auch Telefonate, Videokonferenzen und E-mails schnell Grenzen gegenüber der Face-to-Face-Kooperation mit physischer Präsenz.
WERNER SCHULZ
Komplette Leiterplatten passen heute auf einen Chip. Für den aufwendigen Entwurf und die Verifikation dieser Chips kooperieren Entwicklerteams weltweit via Internet.

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