Paul van Gerven
3 March 2008

EDA-specialist Fenix Design Automation heeft samen met NXP en twee kennisinstellingen een subsidie van Point-One binnengehaald. Het Valichip-consortium gaat zich richten op de softwarebouwstenen van chipmakers: cell libraries. ’Het valideren van de bibliotheken en IP is broodnodig om zonder tijdverslindend testwerk 45-nanometerchips binnen een redelijke termijn in de markt te zetten‘, aldus Chris Strolenberg van Fenix.

Chipmakers hoeven niet telkens opnieuw het ei van Columbus uit te vinden. Door kennis opgedaan in het verleden te recyclen, kunnen ze tijd besparen. Ze maken daarom gebruik van bibliotheken, die ze of zelf maken of van de foundry krijgen. De libraries zitten vol met de elementaire onderdelen van chipontwerp: de cellen. In een chip realiseren die een primitieve logische functie. Ook combinaties van cellen die complexere functies vertegenwoordigen, zijn in de bibliotheken te vinden. Die uitgebreidere blokken heten ’IP‘.

De producten van EDA-toolingmakers zijn allemaal verschillend. Ze gebruiken behalve modellen en databases ook elk hun eigen bibliotheekformaat. Het is daarom niet verbazingwekkend dat elk EDA-pakket zijn sterke en zwakke punten heeft. Designengineers willen en kunnen zich daarom meestal niet tot een enkel softwarepakket beperken. ’Voor het beste ontwerp is een combinatie van tools nodig‘, zegt CTO en medeoprichter Chris Strolenberg van EDA-specialist Fenix Design Automation. ’Cadence, Mentor Graphics en Synopsys zouden het graag anders zien, maar ontwerpers die zich committeren aan één tool zijn uiterst zeldzaam.‘

Fenix20Chris20Strolenberg web

Chris Strolenberg: ’De economische waarde van chipvalidatie is enorm.‘

Aan dit gegeven dankt het bedrijf van Strolenberg zijn bestaan. ’Ontwerpers moeten tijdens de ontwerpfase hun modellen meerdere malen op andere tooling overzetten. Dat is gevoelig voor fouten, juist omdat de bibliotheken niet altijd onderling consistent zijn. De verschillende manieren waarmee EDA-leveranciers hun IP modelleren leidt er bijvoorbeeld toe dat designtools conflicterende informatie over dezelfde cel krijgen aangeboden. Onze geautomatiseerde oplossingen analyseren en rapporteren onnauwkeurigheden en inconsistenties tussen de bouwstenen van de chip tijdens de ontwerpfase.‘

Fenix hoeft dus niet te concurreren met de grote toolingleveranciers. Integendeel, de jonge onderneming vult ze juist aan. Vooralsnog hebben de Eindhovenaren deze nichemarkt nog helemaal voor zichzelf. ’EDA-leveranciers kennen de details van de ontwerpomgeving van hun klanten niet. De combinatie van tools, fabricageproces en ontwerpmethode is specifiek voor elk designteam en kan dus ook alleen door henzelf worden gevalideerd. Chipfabrikanten houden zich er wel mee bezig, maar een kernactiviteit kan je het niet noemen. Wij hebben ons in dat gat gestort.‘ Fenix heeft klanten over de hele wereld en die verwachten lokale ondersteuning. ’We openen daarom binnenkort een kantoor in Silicon Valley.‘

Het belang van chipvalidatie neemt alleen maar toe, vindt Strolenberg. ’De economische waarde is enorm. Het is een principieel betere aanpak om de bouwstenen en hun onderlinge samenwerking van tevoren tegen het licht te houden dan achteraf het design tot in den treure te testen en te debuggen. Het bespaart de halfgeleiderindustrie een hoop testwerk. Dat vertaalt zich weer in een snellere time-to-market en een verlaging van het risico dat chips opnieuw gefabriceerd moeten worden als ze toch een bug blijken te hebben. Een chip is eigenlijk het ultieme embedded systeem. Eenmaal gebakken en verpakt kan niemand er meer iets aan veranderen.‘

De beoordelingscommissie van Point-One was waarschijnlijk erg gecharmeerd van deze vergelijking, omdat zij er haar speerpunten – nano-elektronica en embedded systemen – in zag verenigd. Het subsidieprogramma van Senternovem honoreerde in ieder geval de aanvraag van een consortium aangevoerd door Fenix met een derde plaats, goed voor ruim 600 duizend euro volgens de geestelijk vader van Point-One.

Aan het Valichip-consortium nemen verder deel het onderzoekscentrum in oprichting Design Lab van het Netherlands Institute for Research on ICT en belanghebbende NXP. Opvallende deelnemer is de vakgroep Analyse en Ontwerp van Systemen aan de faculteit Wiskunde en Informatica van de TU Eindhoven. ’De EDA-wereld zit vol met mensen die verstand hebben van elektronica en programmeren. Voor ons project is expertise in de wiskunde en formele redeneringen ook van groot belang. We hebben mensen nodig die kijken naar complexe systemen. Nog niet eerder deden ze dat op het gebied van chipdesign, trouwens. Maar hun onderzoek is bijvoorbeeld wel terechtgekomen in een update van de Firewire-standaard IEEE 1394.‘

Het werkterrein van de Valichip-participanten vertoont enige overeenkomsten met Design for Manufacturability (DFM), een fenomeen dat de halfgeleiderindustrie al enkele jaren in zijn greep houdt. Bij het afdrukken van de huidige generatie siliciumstructuren of kleiner is modellering en validatie daarvan meer dan ooit noodzakelijk. Fysische aspecten en procesvariaties zorgen er namelijk voor dat een IC-ontwerp zich niet zonder slag of stoot laat omzetten in een chip. Het idee achter DFM is daarom dat ontwerpers rekening moeten houden met het productieproces en met name de beperkingen daarvan. De ingenieurs van de tekentafel moeten praten met die van de fabriek.

Strolenberg moet er niets van hebben. Hij wil er niet mee geassocieerd worden. ’Ik wil het hele concept niet afbranden, maar naar mijn idee is het te veel een buzzword en gebakken lucht. Echt concrete oplossingen zie ik maar weinig. Het Valichip-project heeft wel substantie. In de komende drie jaar gaan we oplossingen maken waar chipontwerpers echt wat aan hebben.‘