VLSI технологиясы: тарихы мен дамуы

Кіріспе

VLSI деп аталатын технология, американдық компания болып, тапсырыс бойынша және жартылай тапсырыс бойынша интегралдық схемаларды (IC) жобалап және өндірді. Компания Силикон алқабында орналасқан, штаб-пәтері Сан-Хосе қаласындағы 1109 МакКей драйвінде орналасқан. LSI Logic компаниясымен бірге VLSI Technology компаниясы қолданбаға арналған интегралды схема (ASIC) бизнесінің шегін анықтады, бұл қуатты кіріктірілген жүйелерді қолжетімді өнімдерге енгізуді үдетті. Бастапқыда компания өзін "VTI" (VLSI Technology Inc.) деп атап, ерекше "VTI" логотипін қабылдады. Бірақ 1980 жылдардың ортасында сауда белгісіне қатысты дау туындағандықтан бұл атаудан бас тартуға мәжбүр болды. VLSI компаниясы 1999 жылдың маусым айында Philips Electronics компаниясы шамамен 1 миллиард долларға сатып алып, қазір Philips компаниясының бөлімшесі – NXP Semiconductors құрамына кіреді.

Тарих

Компания 1979 жылы Fairchild Semiconductor компаниясының үш өкілі – Jack Balletto, Dan Floyd және Gunnar Wetlesen – және Xerox PARC пен Lambda (кейін VLSI Design) журналының Даг Фейрберн қатысуымен құрылды. Альфред Дж. Штайн 1982 жылы компанияның бас директоры болды. Кейіннен VLSI Сан-Хоседе алғашқы зауытын салды, ал ақырында Сан-Антониода, Техас штатында екінші зауыт салынды. VLSI 1983 жылдың 23 ақпанында алғашқы рет акцияларын сатты (IPO), онда 4,000,000 акциясы 13 доллардан сатылды. 1999 жылы компания Philips компаниясымен акциясы 21 доллардан сатып алынды және бүгінгі күнге дейін NXP Semiconductors құрамында сақталып келеді. Бастапқы бизнес-жоспар келісім-шарт бойынша пластина жасау компаниясы болуы тиіс еді, бірақ венчурлық инвесторлар компанияның құю цехын толтыруға көмектесетін интегралдық схема (IC) жобалау құралдарын жасауын қалады. Caltech және UC Berkeley студенттерінің арқасында VLSI электронды дизайнды автоматтандыру (EDA) индустриясының маңызды ізашары болды. Ол бастапқыда Carver Mead пен Lynn Conway ұсынған "ламбдаға негізделген" дизайн стиліне негізделген құралдардың күрделі топтамасын ұсынды. Жаңадан құрылған компанияның алғашқы қиындықтары Bagpipe жобасы болды. 1982 жылдың қаңтар айында Стив Джобс VLSI Technology менеджерлерінің тобымен, соның ішінде Джек Балеттомен кездесті: олар Apple Inc. компаниясына әлі жарияланбаған Macintosh компьютері үшін арнайы чип жасауға көмектесе ме? VLSI-нің жобалау құралдары әлі де жаңадан пайда болғанға қарамастан, бұл ұсыныс, егер сәттілік болса, компанияға берілетін беделділік үшін қарсы тұрмайтын болып шықты. VLSI Technology инженерлік тобы үшін бұл жоба барлық қолмен жасалатын жұмыс болды. Apple инженерлері Бэррелл Смит пен Мартин Хейберлимен бірге жұмыс істеп, топ қыркүйекке дейін жиналған прототипті жеткізді. Чип (Integrated Burrell Machine деп аталады) функционалды болғанымен, оның өнімділігі күткеннен төмен болды, ал кесте қысымы Apple компаниясының чипті консервативті дизайнға ауыстыруына әкелді - бұл VLSI Technology үшін үлкен өкініш. VLSI 1980-ші жылдардың басында сауда нарығына стандартты ұяшықты (ұяшыққа негізделген технологияны) алғашқы жеткізуші болды, онда басқа ASIC компаниясы LSI Logic қақпа массивтерінің көшбасшысы болды. VLSI-дің ұялы телефондар бойынша ұсынысына дейін технология тек AT&T және IBM сияқты жартылай өткізгіштік бөлімшелері бар ірі тігінен интеграцияланған компанияларда ғана қол жетімді болды. VLSI-нің жобалау құралдары тек жобалау енгізу мен симуляцияны ғана емес, сонымен қатар жасушаға негізделген маршруттау (чиптік компилятор), деректер жолы компиляторы, SRAM және ROM компиляторлары және күй машинасы компиляторы. Құралдар тек нүктелік құралдар немесе жалпы мақсаттағы жүйелік құралдар емес, интегралдық интегралдық құралымдарды жобалау үшін интегралдық жобалау шешімдері болды. Дизайнер транзистор деңгейіндегі көпбұрыштарды және/немесе логикалық схемаларды өңдей алады, содан кейін DRC және LVS орындайды, макетінен паразиттерді шығарады және Spice симуляциясын орындайды, содан кейін логикалық схемалық деректер қорына уақыт немесе қақпа өлшемі өзгерістерін қайта белгілейді. Кітапханалар үшін FrameMaker деректер парақтарын жасау үшін сипаттау құралдары біріктірілді. 1991 жылдың наурыз айында VLSI IC жобалау құралдары тобынан Compass Design Automation компаниясы бөлінді. Compass еншілес компаниясын 1997 жылы Avanti Corporation сатып алды. VLSI-дің физикалық жобалау құралдары ASIC бизнесі үшін ғана емес, сонымен қатар кең электронды жобалауды автоматтандыру (EDA) индустриясы үшін маңызды драйвер ретінде әрекет етті. VLSI және оның негізгі ASIC бәсекелесі LSI Logic ASIC саласын құрып жатқан кезде, коммерциялық құралдар жыл сайын жүздеген ASIC жобаларын физикалық жобалауды қолдауға қажетті өнімділікті жеткізе алмады, егер дизайнерлердің едәуір саны қолданылмаса. Компаниялардың автоматтандырылған кестелеу құралдарын әзірлеуі нарықтағы басқа өнімдер жеткіліксіз немесе VLSI пайдалану жағдайына сәйкес келмейтіндігі туралы шешіммен қозғалды. Басқа да маңызды нарыққа кірушілер ұқсас мүмкіндіктерімен 1980-ші жылдардың соңында Tangent Systems өзінің TanCell және TanGate өнімдерін шығарған кезде келді. 1989 жылы Tangent компаниясын Cadence Design Systems (1988 жылы құрылған) сатып алды. 1990 жылдардың басында VLSI 1.0 мкм өндіріс процесін қабылдауға уақытты болды, өйткені өнеркәсіптің қалған бөлігі 1980 жылдардың соңында осы геометрияға көшті. VLSI Hitachi компаниясымен ұзақ мерзімді технологиялық серіктестікке кірісіп, ақыр соңында 1,0 мкм процессі мен жасушалар кітапханасын шығарды (әрине, 1,0 мкм шлюзі бар 1,2 мкм кітапханадан көп). VLSI жартылай өткізгіш технологиясында өнеркәсіптің қалған бөлігімен теңдесуге күрескенде, жобалау ағыны Verilog HDL және синтез ағынына жылдам көшті. Cadence Verilog аппараттық жобалау тіліндегі (HDL) көшбасшысы Gateway компаниясын сатып алды және Synopsys жобалау синтезінің өрбу саласында үстемдік құрды. VLSI-нің құралдары басылып қалғанда, VLSI басқа зауыттарға құралдарды ашуға тым кеш кірісті және Compass Design Automation индустрия көшбасшыларына бәсекелес бола алмады. Сонымен қатар, VLSI жартылай өткізгіш процесін дамытуға көмектесетін өнімге мұқтаж болғандықтан, коммерциялық жоғары жылдамдықты статикалық жад (SRAM) нарығына енді. VLSI Hitachi процесінің технологиялық серіктестігі жұмыс істейтіні анық болғаннан кейін шығып кетті. ARM Ltd 1990 жылы Acorn, Apple және VLSI қолдауымен жартылай өткізгіштік зияттық меншік лицензиялаушысы ретінде құрылды. VLSI қуатты ARM процессорының лицензиясын алды. ARM процессорын бастапқы қабылдау баяу болды. Тұғырлы 32 биттік процессордың артықшылығын ақтауға болатын аз ғана қосымшалар болды. Шындығында, қосымша лицензиялардың қосылуына қарамастан, ARM процессоры 'Thumb' кеңейтімдерін әзірлегенге дейін аз нарықтық табысқа ие болды. Ericsson 1990 жылдардың басында өзінің GSM ұялы телефондарының дизайны үшін VLSI чипсетінде ARM процессорын қабылдады. Осы GSM серпілісі ARM компаниясының/технологиясының бүгінгі күнгі негізі болып табылады. 1990 жылдардың басында VLSI бірінші тараптан PC чипсетін жасады. Бұл өнім бес инженердің VLSI кітапханасындағы "Megacells" пайдаланып жасаған. Уақыт өте келе, бұл бизнес маңызды кіріс ағынына айналды. VLSI жобалаған және өндірген чипсеттер көптеген перифериялық I/O логикасын біріктірді, соның арқасында Intel немесе Motorola процессорларын қолданатын PC-лердің құны айтарлықтай төмендеді. Бұған Motorola 68030 және 68040 процессорларын қолданған алғашқы Apple Power Macintosh PC-лері кірді. Кейбір жаңалықтар PCI көпір логикасын интеграциялау және GraphiCore 2D графикалық үдеткішін қамтыды. GraphiCore жобасы 1994 жылы Desi Rhoden құрып, басқарды. Ол мұражайлық EGA/VGA логикасының салмағынсыз жаңа дизайн болғанымен және DDR жадының алға басушысы – синхронды DRAM-ды тікелей қолдағанымен ерекшеленді. Кейін Desi Rhoden AMI компаниясын құрды, ол DDR жады дизайнында маңызды стандарттарды жасаған барлық ірі DRAM өндірушілерінің консорциумы болды. VLSI ақырында Intel-ге чипсет нарығын берді, өйткені Intel процессорларын, чипсеттерін және тіпті тақта деңгейіндегі өнімдерін бірге сата алды. VLSI сонымен қатар British Columbia Bell-де өрбіген дизайн тобы PMC-мен ерте серіктестікке ие болды. PMC өзінің жартылай өткізгіштік зияттық меншік кәсіпорнынан ажырағысы келгенде, VLSI-нің ұсынысын Sierra Semiconductor креативті келісіммен жеңіп шықты. VLSI-дегі телекоммуникациялық бизнес-бөлім басқарушылары өздерінің күштерімен жұмыс істеуге шешім қабылдады. PMC Sierra ең маңызды телекоммуникациялық ASSP өндірушілерінің біріне айналды. VLSI-нің 'дизайн технологиясы' бөлімінен ғалымдар мен инновациялар Cadence Design Systems (Redwood Design Automation арқылы) компаниясына көшті. Compass Design Automation (VLSI-нің CAD және кітапханалық бөлінуі) 1997 жылы Avant! Corporation компаниясына сатылды, ол өзі Synopsys компаниясымен сатып алынды.

The company was founded in 1979, by a trio from Fairchild Semiconductor by way of Synertek – Jack Balletto, Dan Floyd, and Gunnar Wetlesen – and by Doug Fairbairn of Xerox PARC and Lambda (later VLSI Design) magazine. Alfred J. Stein became the CEO of the company in 1982. Subsequently, VLSI built its first fab in San Jose; eventually a second fab was built in San Antonio, Texas. VLSI had its initial public offering on February 23, 1983, in which 4,000,000 shares were sold at $13 a share. It was listed on the stock market as The company was acquired in 1999 by Philips for $21 a share, and survives to this day as part of NXP Semiconductors. The original business plan was to be a contract wafer fabrication company, but the venture investors wanted the company to develop IC (Integrated Circuit) design tools to help fill the foundry. Thanks to its Caltech and UC Berkeley students, VLSI was an important pioneer in the electronic design automation (EDA) industry. It offered a sophisticated package of tools, originally based on the 'lambda based' design style advocated by Carver Mead and Lynn Conway. An early challenge for the fledgling company was the so called Bagpipe project. In January 1982, Steve Jobs approached a group of VLSI Technology managers including Jack Balletto with a request: Would they help Apple Inc. build a custom chip for the not yet announced Macintosh computer? In spite of the fact that VLSI's design tools were still in their infancy, the offer proved irresistible because of the prestige the chip would confer on the company if successful. For the VLSI Technology engineering team, this project became an all hands on deck effort. Working side by side with Apple engineers Burrell Smith and Martin Haeberli, the group delivered a packaged prototype by September. Although the chip (referred to as the Integrated Burrell Machine) was functional, its performance fell short of expectations, and schedule pressures caused Apple to drop the chip in favor of a more conservative design – a big disappointment for VLSI Technology. VLSI became an early vendor of standard cell (cell based technology) to the merchant market in the early 1980s where the other ASIC focused company, LSI Logic, was a leader in gate arrays. Prior to VLSI's cell based offering, the technology had been primarily available only within large vertically integrated companies with semiconductor units such as AT&T and IBM. VLSI's design tools included not only design entry and simulation but eventually also cell based routing (chip compiler), a datapath compiler, SRAM and ROM compilers, and a state machine compiler. The tools were an integrated design solution for IC design and not just point tools, or more general purpose system tools. A designer could edit transistor level polygons and/or logic schematics, then run DRC and LVS, extract parasitics from the layout and run Spice simulation, then back annotate the timing or gate size changes into the logic schematic database. Characterization tools were integrated to generate FrameMaker Data Sheets for Libraries. In March 1991, VLSI spun off its IC design tools group into a wholly owned subsidiary, Compass Design Automation. The Compass subsidiary was purchased by Avanti Corporation in 1997. VLSI's physical design tools were critical not only to its ASIC business, but also acted as significant drivers for the broader electronic design automation (EDA) industry. When VLSI and its main ASIC competitor, LSI Logic, were establishing the ASIC industry, commercially available tools could not deliver the productivity necessary to support the physical design of hundreds of ASIC designs each year without the deployment of a substantial number of layout engineers. The companies' development of automated layout tools was driven by a judgement that other in market products were not sufficient or adaptable enough for VLSI's use case. Other significant market entrants with similar capabilities arrived in late 1980s when Tangent Systems released its TanCell and TanGate products. In 1989, Tangent was acquired by Cadence Design Systems (founded in 1988). By the early 1990s, VLSI had not been timely in adopting a 1.0 μm manufacturing process as the rest of the industry moved to that geometry in the late 1980s. VLSI entered a long term technology partnership with Hitachi and finally released a 1.0 μm process and cell library (actually more of a 1.2 μm library with a 1.0 μm gate). As VLSI struggled to gain parity with the rest of the industry in semiconductor technology, the design flow was moving rapidly to a Verilog HDL and synthesis flow. Cadence acquired Gateway, the leader in Verilog hardware design language (HDL) and Synopsys was dominating the exploding field of design synthesis. As VLSI's tools were being eclipsed, VLSI waited too long to open the tools up to other fabs and Compass Design Automation was never a viable competitor to industry leaders. Meanwhile, VLSI entered the merchant high speed static RAM (SRAM) market as they needed a product to drive the semiconductor process technology development. All the large semiconductor companies built high speed SRAMs with cost structures VLSI could never match. VLSI withdrew once it was clear that the Hitachi process technology partnership was working. ARM Ltd was formed in 1990 as a semiconductor intellectual property licensor, backed by Acorn, Apple, and VLSI. VLSI became a licensee of the powerful ARM processor. Initial adoption of the ARM processor was slow. Few applications could justify the overhead of an embedded 32 bit processor. In fact, despite the addition of further licensees, the ARM processor enjoyed little market success until they developed the novel 'Thumb' extensions. Ericsson adopted the ARM processor in a VLSI chipset for its GSM handset designs in the early 1990s. It was the GSM boost that is the foundation of ARM the company/technology that it is today. In the early 1990s, VLSI produced a first party PC chipset. This product was developed by five engineers using the "Megacells" in the VLSI library. In time, this business developed into a significant revenue stream. The chipsets designed and manufactured by VLSI integrated much of the peripheral I/O logic and thereby substantially lowered the cost of PCs that used Intel or Motorola processors. This included the early Apple Power Macintosh PCs which used the Motorola 68030 and 68040. Some innovations included the integration of PCI bridge logic and the GraphiCore 2D graphics accelerator. The GraphiCore project was formed and led by Desi Rhoden in 1994. It was notable for being a fresh design, without the baggage of legacy EGA/VGA logic, and for direct support of synchronous DRAM, the forerunner of DDR memory. Desi Rhoden later founded AMI, a consortium of all the major DRAM vendors, which created important standards in DDR memory design. VLSI eventually ceded the chipset market to Intel because Intel was able to package sell its processors, chipsets, and even board level products together. VLSI also had an early partnership with PMC, a design group that had been nurtured of British Columbia Bell. When PMC wanted to divest its semiconductor intellectual property venture, VLSI's bid was beaten by a creative deal by Sierra Semiconductor. The telecom business unit management at VLSI opted to go it alone. PMC Sierra became one of the most important telecom ASSP vendors. Scientists and innovations from the 'design technology' part of VLSI found their way to Cadence Design Systems (by way of Redwood Design Automation). Compass Design Automation (VLSI's CAD and Library spin off) was sold to Avant! Corporation, which itself was acquired by Synopsys.

Әлемдік кеңейту, ARM, GSM және Philips/NXP

VLSI бүкіл АҚШ-та, Ұлыбританияда, Францияда, Германияда, Италияда, Жапонияда, Сингапурда және Тайваньда қызмет етті. Оның маңызды орталықтарының бірі Аризона штатындағы Темпе қаласында орналасқан, онда IBM PC-мен үйлесімді аналық платалар және алғашқы Apple Power Macintosh компьютерлері үшін жоғары табысты чипсеттер отбасы әзірленді. VLSI-дің Техас штатындағы Ричардсон қаласындағы жобалау кеңсесі 1990-шы жылдары көптеген ірі, стандартты жасушалы ASICS-терді, соның ішінде Cyrix үшін алғашқы қозғалатын нүктелі ко-процессорларды және Alcatel Lucent үшін телекоммуникациялық коммутациялау және эхоны жою құралдарына арналған Digital сигнал процессорларын жобалауға жауапты болды. 1990 жылы VLSI Technology, Acorn Computers және Apple Computer компаниялары ARM Ltd компаниясын құруға инвестиция жасаған негізгі серіктестер болды. VLSI Technology сол кезде ARM ядроларын пайдаланатын жалғыз чип өндірушісі және ARM қолданатын ASIC-терді жобалайтын жалғыз компания болды. 1997 жылы VLSI Technology кабельдік және спутниктік теледидар индустриясы үшін VISTA (VLSI Integrated Set Top Architecture) деп аталған алғашқы ARM чипсетін ұсынды. Бұрын STB чипсеттері тек жеке клиенттер үшін ғана жасалған және жаңадан пайда болатын сауда нарығында қолжетімді болмаған. Алайда, VISTA – ARM7TDMI процессорлық ядросы, тасымалдау және демультиплексор және Mediamatics MPEG 1/2 декодерімен жабдықталған, экрандағы дисплей логикасы бар 4 чипті сауда нарығына арналған жиынтық болды. Швецияның Ericsson компаниясы көп жылдық ынтымақтастықтан кейін 1998 жылы VLSI-нің ең ірі тапсырыс берушісіне айналды, оның жылдық кірісі 120 миллион долларға жетті. VLSI-дің деректер жолының компиляторы (VDP) 1987-1988 жылдары Ericsson компаниясында мүмкіндіктер есігін ашқан қосымша құндылықты ұсынды. VDP арқылы қамтамасыз етілген кремнийден түскен кіріс және жалпы маржа индустрия тарихындағы клиенттік конфигурацияланатын, жад емес кремний интеллектуалдық меншігінің (SIP) ең табысты мысалының бірі болуы керек. Францияның София Антиполис қаласында орналасқан Сымсыз өнімдер бөлімінде VLSI GSM стандарты және Еуропалық DECT және Жапондық PHS сияқты сымсыз стандарттар үшін алгоритмдер мен схемалар қатарын әзірледі. Сымсыз телефондарға арналған интегралды схемалар саласындағы өсуі мен табысына байланысты Philips Electronics 1999 жылдың маусым айында VLSI компаниясын шамамен 1 миллиард долларға сатып алды. Бұрынғы компоненттер бүгінгі күнге дейін Philips компаниясының бөлінген еншірімі NXP Semiconductors құрамында сақталған.

VLSI maintained operations throughout the US, and in Britain, France, Germany, Italy, Japan, Singapore and Taiwan. One of its key sites was in Tempe, Arizona, where a family of highly successful chipsets was developed for IBM PC compatible motherboards and early Apple Power Macintosh PCs. VLSI's design office in Richardson, Texas, was responsible for the design of many large, standard cell ASICS in the 1990s, including the first floating point co processors for Cyrix and Digital signal processors for telecom switching and echo cancellation equipment for Alcatel Lucent. In 1990, VLSI Technology, Acorn Computers, and Apple Computer were the founding investing partners in ARM Ltd. VLSI Technology was the only manufacturer of chips using ARM cores at that time, as well as the only designer of ASICs using ARM. In 1997, VLSI Technology offered the first ARM chipset for Set top box vendors for the cable and satellite TV industries named VISTA (VLSI Integrated Set Top Architecture). Previously, STB chipsets were custom designed for single customers only and were not available to the emerging merchant market. But, VISTA was a merchant market, 4 chip set that featured an ARM7TDMI processor core, transport and demux and a Mediamatics MPEG 1/2 decoder with On Screen Display logic. Ericsson of Sweden, after many years of collaboration, was by 1998 VLSI's largest customer, with annual revenue of $120 million. VLSI's datapath compiler (VDP) was the value added differentiator that opened the door at Ericsson in 19871988. The silicon revenue and GPM enabled by VDP must make it one of the most successful pieces of customer configurable, non memory silicon intellectual property (SIP) in the history of the industry. Within the Wireless Products division, based at Sophia Antipolis in France, VLSI developed a range of algorithms and circuits for the GSM standard and for cordless standards such as the European DECT and the Japanese PHS. Stimulated by its growth and success in the wireless handset IC area, Philips Electronics acquired VLSI in June 1999, for about $1 billion. The former components survive to this day as part of Philips spin off NXP Semiconductors.