【導讀】四川和芯微電子正式宣布推出通過USB IF兼容性測試的USB3.0完整IP解決方案，為目前大陸地區第一家通過該項測試的USB3.0物理層IP產品。再次完善了國內在高速接口技術上的產業生態鏈，為集成電路設計企業實現目前熱門的USB3.0接口技術提供了新的選擇。
國內規模最大的數模混合IP核四川和芯微電子股份有限公司（IPGoal）提供商作為一家專注于高速高精度數模混合信號集成電路IP核研發、推廣和授權的企業，IPGoal也是國內首家掌握USB 2.0核心技術并實現批量生產的企業。USB3.0 IP解決方案的推出再次完善了國內在高速接口技術上的產業生態鏈，為集成電路設計企業實現目前熱門的USB3.0接口技術提供了新的選擇。
按Intel發布的資料數據顯示，到2014年USB3.0的市場滲透率有望接近30%，采用USB3.0接口技術的臺式和便攜終端設備出貨量將超過5億臺。在USB3.0應用即將爆發性增長之際，本土IP提供商發布USB3.0完整IP解決方案對國內產業有什么樣的意義呢？“USB3.0的普及應用已經完全啟動，以目前USB接口的應用規模來看，未來市場空間非常巨大，但目前國內企業在實現難度和成本上都有一定壓力。”IPGoal技術總監武國勝指出，“本土企業推出經過USB IF官方認證的第三方IP解決方案將幫助芯片廠商克服技術上的挑戰，加速產品研發，同時在成本上更具競爭優勢”。
極具挑戰性的USB3.0物理層設計
作為一家半導體行業的IP提供商，IPGoal的產品鎖定在那些對于芯片設計廠商而言通常最具挑戰的混合信號物理層IP核的設計上，而USB3.0的物理層設計無疑是當前接口設計中最具挑戰性的部分。據悉，僅僅在滿足USB3.0物理層測試認證上就有很多挑戰，例如在兼容性測試上，USB3.0的測試難度遠超過業界廣泛使用的PCIE和SATAII等其他標準，指標裕量非常小，要滿足苛刻的認證測試要求難度極高。
“我們的USB3.0 IP還針對多種工藝進行了設計，可以應用于針對0.13微米、90納米和65納米工藝節點的IC設計。”武國勝指出。目前市場可用的第三方USB3.0 IP解決方案基本上是針對90納米及65納米等高速工藝設計，很少有適用于0.13微米工藝的同類IP。與90納米以及65納米設計實現相比，0.13微米的USB3.0實現方案主要挑戰在于5Gbps的速度幾乎接近了該工藝下半導體技術所能實現的極限，設計難度極高。目前IPGoal的USB3.0 IP解決方案已經針對TSMC、SMIC和GLOBALFOUNDRIES三家全球領先的代工廠實現了設計與驗證。
在IPGoal公開的資料中，其USB3.0 IP解決方案具有如下關鍵特性：完全與PIPE3接口兼容；實現了接收器自適應均衡以補償通道損耗、串擾和碼間干擾（ISI）；可編程發送幅值、預加重和壓擺率；支持不依賴外部器件的擴頻產生與接收；支持USB3.0所有的節能模式(U0、U1、U2和U3)，可以完成超級低功耗工作模式；等等。“具體到設計實現上，要滿足USB IF的認證要求，其中每一項特性的實現都具有極大的挑戰性。”武國勝指出，“例如，要滿足USB IF兼容性測試項目長達3米的電纜要求，芯片層面與應用層面的信號完整性的優化設計非常重要。而支持USB3.0所有的節能模式對于便攜式等應用來說，是必不可少的關鍵特性要求。”
圖1：IPGoal的USB3.0 IP通過了USB IF認證,因此基于該IP開發的IC產品可以輕松通過此認證
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標準IP產品如何實現差異化競爭？
盡管USB3.0標準具有非常廣闊的市場，但作為USB3.0 IP方案提供商，IPGoal絕不是唯一一家，IPGoal如何直面國際同類產品競爭？“我們作為目前國內唯一一家通過USB IF兼容性測試的USB3.0 IP產品，在性能指標上完全滿足標準要求，因此基于我們的IP解決方案實現芯片設計可以輕松通過USB IF認證。在解決方案的關鍵特性上，我對我們的技術優勢也非常有信心。”武國勝表示。作為一個具有嚴格規范要求的接口產品，其實并沒有多少可以實現產品差異化競爭的機會，但武國勝依然能指出IPGoal USB3.0 IP實現的幾點關鍵差異化設計優勢：
首先，IPGoal推出的USB3.0 IP解決方案可以滿足當前的主流半導體生產工藝，包括0.13微米、90納米和65納米。當前適用于0.13微米工藝的USB3.0 IP非常少，但目前不少國內SoC設計依然沿用了0.13微米的半導體工藝，因此滿足0.13微米生產工藝的IP選項可以讓客戶的產品設計具有更大的靈活性。
其次，IPGoal的方案還不乏一些局部設計上的技術優勢。例如，一些競爭解決方案可能還需要外部參考器件提供內部參考偏置，而IPGoal已經在IP中解決了這個問題，在降低系統BOM采購成本的同時，也減少了芯片封裝的開銷。此外，USB接口的ESD設計通常具有很高的挑戰性，而基于IPGoal設計的驗證芯片ESD超過了4kV的測試，客戶基于該IP方案設計的芯片可以輕松提高系統級ESD防護等級。
第三，作為本土設計團隊，無論在方案總體實現成本上還是設計服務上都具有明顯的優勢，這也是IPGoal能夠成為國內最大混合IP提供商的原因對于最后一點，武國勝并不想談及具體的費用問題：“我們是國內首家通過USB IF兼容性測試的USB3.0 IP提供商，同時也是國內第一家掌握USB2.0核心技術的企業，盡管目前USB2.0已經很成熟，但每年依然有大量客戶購買我們的USB2.0 IP方案，客戶看重的正是我們的成本優勢和服務能力。”
