VLSI Technology: История и Развитие

Введение

технология, известная как КМОП

VLSI Technology, Inc. была американской компанией, занимавшейся разработкой и производством заказных и полузаказных интегральных схем (ИС). Компания располагалась в Кремниевой долине, штаб-квартира находилась по адресу 1109 McKay Drive в Сан-Хосе. Вместе с LSI Logic, VLSI Technology определила передовые рубежи в области специализированных интегральных схем (ASIC), что ускорило внедрение мощных встраиваемых систем в доступные продукты. Изначально компания часто называла себя "VTI" (сокращение от VLSI Technology Inc.) и использовала характерный логотип "VTI". Однако в середине 1980-х годов ей пришлось отказаться от этого обозначения из-за конфликта с товарным знаком. В июне 1999 года VLSI была приобретена Philips Electronics примерно за 1 миллиард долларов и в настоящее время является частью компании NXP Semiconductors, выделенной из Philips.

История

Компания была основана в 1979 году трио специалистов из Fairchild Semiconductor, пришедших через Synertek – Джеком Балетто, Дэном Флойдом и Гуннаром Ветлесеном – и Дугом Фейрбейрном из Xerox PARC и журнала Lambda (позже VLSI Design). Альфред Дж. Стайн стал генеральным директором компании в 1982 году. Впоследствии VLSI построила свой первый завод в Сан-Хосе, а затем второй – в Сан-Антонио, штат Техас. 23 февраля 1983 года VLSI провела первичное публичное размещение акций, в ходе которого было продано 4 000 000 акций по цене 13 долларов за акцию. В 1999 году компания была приобретена Philips за 21 доллар за акцию и существует по сей день как часть NXP Semiconductors. Первоначальный бизнес-план заключался в предоставлении услуг контрактного производства кремниевых пластин, однако венчурные инвесторы хотели, чтобы компания разработала инструменты проектирования ИС (интегрированных схем) для обеспечения загрузки производства. Благодаря своим студентам из Калифорнийского технологического института и Калифорнийского университета в Беркли, VLSI стала важным пионером в индустрии автоматизированного проектирования электронных схем (EDA). Компания предлагала сложный пакет инструментов, первоначально основанный на стиле проектирования «на основе lambda», продвигаемом Карвером Мидом и Линн Конвей. Одной из первых проблем для молодой компании стал так называемый проект Bagpipe. В январе 1982 года Стив Джобс обратился к группе менеджеров VLSI Technology, включая Джека Балетто, с просьбой: не могли бы они помочь Apple Inc. создать специализированный чип для еще не анонсированного компьютера Macintosh? Несмотря на то, что инструменты проектирования VLSI все еще находились в зачаточном состоянии, предложение оказалось неотразимым из-за престижа, который чип мог принести компании в случае успеха. Для инженерной команды VLSI Technology этот проект стал делом всей компании. Работая бок о бок с инженерами Apple Бёрреллом Смитом и Мартином Хейберли, группа предоставила прототип к сентябрю. Хотя чип (называемый Integrated Burrell Machine) был работоспособен, его производительность не соответствовала ожиданиям, и из-за сжатых сроков Apple отказалась от чипа в пользу более консервативного дизайна – что стало большим разочарованием для VLSI Technology. VLSI стала одним из первых поставщиков стандартных ячеек (технологии на основе ячеек) на рынок в начале 1980-х годов, где LSI Logic, компания, ориентированная на ASIC, была лидером в области массивов вентилей. До появления предложения VLSI на основе сотовых элементов технология была доступна в основном только в крупных вертикально интегрированных компаниях с полупроводниковым производством, таких как AT&T и IBM. Инструменты проектирования VLSI включали не только ввод и моделирование, но и маршрутизацию на основе ячеек (компилятор чипов), компилятор путей данных, компиляторы SRAM и ROM, а также компилятор конечных автоматов. Эти инструменты представляли собой комплексное решение для проектирования ИС, а не просто отдельные инструменты или инструменты системы общего назначения. Конструктор мог редактировать многоугольники на уровне транзисторов и/или логические схемы, затем запускать DRC и LVS, извлекать паразитные параметры из макета и выполнять моделирование Spice, а затем переносить изменения времени или размеров вентилей обратно в логическую схему. Инструменты характеризации были интегрированы для создания таблиц данных FrameMaker для библиотек. В марте 1991 года VLSI выделила свою группу инструментов проектирования ИС в полностью принадлежащую дочернюю компанию Compass Design Automation. Дочерняя компания Compass была приобретена Avanti Corporation в 1997 году. Инструменты физического проектирования VLSI были критически важны не только для ее бизнеса ASIC, но и стали важным фактором развития более широкой индустрии автоматизированного проектирования электронных схем (EDA). Когда VLSI и ее основной конкурент по производству ASIC, LSI Logic, создавали индустрию ASIC, коммерчески доступные инструменты не могли обеспечить производительность, необходимую для поддержки физического проектирования сотен проектов ASIC в год без привлечения значительного числа инженеров-разметчиков. Разработка компаниями автоматизированных инструментов разметки была обусловлена убеждением, что другие продукты на рынке были недостаточно хороши или недостаточно адаптируемы для использования VLSI. Другие значимые игроки рынка с аналогичными возможностями появились в конце 1980-х годов, когда Tangent Systems выпустила свои продукты TanCell и TanGate. В 1989 году Tangent была приобретена Cadence Design Systems (основана в 1988 году). К началу 1990-х годов VLSI не успела вовремя внедрить производственный процесс 1,0 мкм, в то время как остальная часть отрасли перешла к этой геометрии в конце 1980-х годов. VLSI заключила долгосрочное технологическое партнерство с Hitachi и, наконец, выпустила процесс и библиотеку ячеек 1,0 мкм (фактически, скорее библиотеку 1,2 мкм с вентилями 1,0 мкм). Поскольку VLSI изо всех сил пыталась добиться паритета с остальной частью отрасли в области полупроводниковых технологий, процесс проектирования быстро переходил к Verilog HDL и синтезу. Cadence приобрела Gateway, лидера в области языка аппаратного описания Verilog (HDL), а Synopsys доминировала в быстро растущей области синтеза проектов. Поскольку инструменты VLSI устаревали, VLSI слишком поздно открыла доступ к ним для других производителей, а Compass Design Automation так и не стала конкурентоспособным игроком по сравнению с лидерами отрасли. Тем временем VLSI вышла на рынок высокоскоростной статической оперативной памяти (SRAM), поскольку ей нужен был продукт для развития полупроводниковой технологии. Все крупные полупроводниковые компании производили высокоскоростные SRAM с себестоимостью, которую VLSI не могла обеспечить. VLSI вышла из этого рынка, как только стало ясно, что технологическое партнерство с Hitachi работает. ARM Ltd была основана в 1990 году как лицензиар интеллектуальной собственности для полупроводников при поддержке Acorn, Apple и VLSI. VLSI стала лицензиатом мощного процессора ARM. Первоначальное внедрение процессора ARM было медленным. Мало приложений могли оправдать накладные расходы встроенного 32-битного процессора. Фактически, несмотря на добавление новых лицензиатов, процессор ARM не имел особого успеха на рынке, пока они не разработали новые расширения «Thumb». Ericsson внедрила процессор ARM в набор микросхем VLSI для своих конструкций GSM-телефонов в начале 1990-х годов. Именно этот импульс GSM заложил основу для ARM как компании/технологии, которой она является сегодня. В начале 1990-х годов VLSI выпустила набор микросхем для ПК собственного производства. Этот продукт был разработан пятью инженерами с использованием «Megacells» из библиотеки VLSI. Со временем этот бизнес превратился в значительный источник дохода. Наборы микросхем, разработанные и произведенные VLSI, интегрировали большую часть периферийной логики ввода-вывода, тем самым значительно снижая стоимость ПК, использующих процессоры Intel или Motorola. Это включало ранние ПК Apple Power Macintosh, которые использовали Motorola 68030 и 68040. Некоторые инновации включали интеграцию логики моста PCI и 2D-графического ускорителя GraphiCore. Проект GraphiCore был сформирован и возглавлен Дези Роденом в 1994 году. Он отличался тем, что был новым дизайном, без багажа устаревшей логики EGA/VGA, и прямой поддержкой синхронной DRAM, предшественницы памяти DDR. Позже Дези Роден основал AMI, консорциум всех основных производителей DRAM, который создал важные стандарты в области проектирования памяти DDR. В конечном итоге VLSI уступила рынок наборов микросхем Intel, поскольку Intel могла продавать процессоры, наборы микросхем и даже платы вместе. VLSI также имела раннее партнерство с PMC, проектной группой, которая была выращена British Columbia Bell. Когда PMC захотела продать свой бизнес по интеллектуальной собственности для полупроводников, предложение VLSI было перебито креативной сделкой Sierra Semiconductor. Руководство бизнес-подразделения телекоммуникаций VLSI решило действовать самостоятельно. PMC Sierra стала одним из самых важных поставщиков специализированных интегральных схем для телекоммуникаций (ASSP). Ученые и инновации из «дизайн-технологической» части VLSI нашли свое место в Cadence Design Systems (через Redwood Design Automation). Compass Design Automation (CAD и библиотека VLSI) была продана Avant! Corporation, которая сама была приобретена Synopsys.

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.

Глобальное расширение, ARM, GSM и Philips/NXP

VLSI поддерживала деятельность по всей территории США, а также в Великобритании, Франции, Германии, Италии, Японии, Сингапуре и Тайване. Одним из ключевых центров компании был Темпе, штат Аризона, где была разработана целая линейка высокоуспешных чипсетов для материнских плат, совместимых с IBM PC, и ранних компьютеров Apple Power Macintosh. Конструкторский офис VLSI в Ричардсоне, штат Техас, отвечал за проектирование множества крупных стандартных ASIC в 1990-х годах, включая первые сопроцессоры с плавающей запятой для Cyrix и процессоры цифровой обработки сигналов для телекоммуникационных коммутаторов и оборудования для подавления эха для Alcatel Lucent. В 1990 году VLSI Technology, Acorn Computers и Apple Computer стали учредителями и инвестиционными партнерами ARM Ltd. VLSI Technology в то время была единственным производителем чипов на ядрах ARM, а также единственным разработчиком ASIC с использованием ARM. В 1997 году VLSI Technology представила первый чипсет ARM для производителей приставок Set-Top Box для кабельного и спутникового телевидения под названием VISTA (VLSI Integrated Set Top Architecture). Ранее чипсеты для приставок разрабатывались исключительно для отдельных заказчиков и не были доступны на открытом рынке. VISTA же представляла собой коммерческий продукт, состоящий из четырех чипов, включающих процессор ARM7TDMI, транспортный контроллер и мультиплексор, а также декодер Mediamatics MPEG 1/2 с логикой отображения на экране (On Screen Display). Шведская компания Ericsson, после многих лет сотрудничества, к 1998 году стала крупнейшим клиентом VLSI, обеспечивая годовой доход в размере 120 миллионов долларов. Компилятор VLSI datapath (VDP) стал ключевым конкурентным преимуществом, которое открыло двери в Ericsson в 1987–1988 годах. Доход от реализации кремниевых решений и валовая прибыль, обеспеченные VDP, делают его одним из самых успешных примеров конфигурируемой заказчиком, не связанной с памятью, кремниевой интеллектуальной собственности (SIP) в истории отрасли. В рамках подразделения "Беспроводные продукты", расположенного в Софии Антиполисе (Франция), VLSI разработала ряд алгоритмов и схем для стандарта GSM, а также для беспроводных стандартов, таких как европейский DECT и японский PHS. Стимулируемая своим ростом и успехом в области интегральных схем для беспроводных телефонов, Philips Electronics приобрела VLSI в июне 1999 года примерно за 1 миллиард долларов. Первоначальные компоненты до сих пор существуют как часть компании NXP Semiconductors, выделенной из Philips.

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.