1. SoC 總聯盟執行祕書 清華大學電機系 黃錫瑜 ( 副教授 ) 2005 年 7 月 5 日 SOC 總聯盟＆ EDA 聯盟 實施目的與成效

2. 1/31 緣起 歡迎來到新竹 ! 這裡古稱竹塹, 以風大聞名 ， 此外, 還有好吃的貢丸、米粉。 這裡也是台灣的高科技首都, 流傳著許多點矽成金的故事 …

3. 2/31 Why Silicon? 矽者, 沙也 半導體的一種, 導電性介於導體與絕緣體之間 。 矽者, 沙也 半導體的一種, 導電性可以變化, 有時像導體, 有時像絕緣體 。 一粒沙 一個世界, 一朵花 一個天堂。握無限於掌心, 集永恆於一刻 。 To see a world in a grain of sand, And a heaven in a wild flower, Hold infinity in the palm of your hand, And eternity in an hour. - 英國詩人 William Blake (1757-1827)

4. 3/31 一切故事的開始 – 電晶體 1947: Bardeen, Brattain & Shockley Invented the first transistor Quiz: (1)Why are there three pins in a transistor? (2)Why did they name transistor a “transistor”? (3)Why is semiconductor better than conductor? (4)What kind of role does a transistor play in a digital circuit? (5)What kind of role does a transistor play in an analog circuit? source drain gate

5. 4/31 電機資訊叢林中的 IC 設計金字塔 半導體固態物理, 元件, 製程 (Solid-State) 積體電路設計平台 (IC Design) 訊號處理技術 (Signal Processing) 3C 應用 - 計算機, 通訊, 控制 (Computer, Communication, Control) 軟體 (Software – 作業系統, 通訊協定 … ) 3C 電子產品

6. 5/31 IC 設計與製造流程 Idea Architecture Design Circuit & Layout Design Block diagram Layout IC Fabrication Wafer (hundreds of dies) Sawing & Packaging Final chips Testing Bad chips Good chips customers

7. 6/31 晶片佈局圖 (Layout) Video-encoder chip [Brodersen92] SRAM Routing Channel Data paths Standard cells

8. 7/31 晶片設計 (IC Design) 技術分類 中央處理器 數位訊號處理器 多媒體影音單元 唯讀記憶體 靜態隨機存取記憶體 動態隨機存取記憶體 快閃記憶體 類比數位轉換器 數位類比轉換器 濾波器 訊號調變器 鎖相迴路 發射器 接收器 系統晶片 SOC (System-On-A-Chip) 數位邏輯電路記憶體電路類比電路射頻電路 中央處理器, PC 晶片組 手機晶片, 網路處理器 光儲存媒體, 數位相機晶片

9. 8/31 晶片設計自動化 (EDA) 技術分類 Electronic Design Automation (EDA) 硬體模擬 與驗證 測試技術 SPICE Simulation HDL Simulation Formal Verification Signal Integrity Check It is EDA that pushes the IC design technology forward ! 自動邏輯合成 Silicon Compilation RTL Synthesis 實體層 設計自動化 Floor-Planning Place & Rout Design For Testability Test Generation Fault Diagnosis

10. 9/31 IC 設計產業分工圖 Fabless Design Houses 名詞解釋 : EDA: Electronic Design Automation IP: silicon Intellectual Property SOC: System-On-A-Chip design IDM: Integrated Device Manufacturer Integrated service EDA Tools Companies Design Service Companies Library & IP Providers Dedicated IC Manufacturers (Foundry) 晶圓代工廠 Packaging & Testing Houses 封裝測試廠 無晶圓廠 IC 設計公司

11. 10/31 科技洋流 – West To East 矽谷 新竹 台南 台北 台中 上海 北京 漢城 日本 Bell Labs IBM Labs 德州 Catch me if you can !

12. 11/31 一個微笑的曲線 產品毛利率 產業別 系統 組裝 關鍵零組件 設計與製造 自有 品牌 Source: 宏碁董事長施振榮 196 美金 4 美金

13. 12/31 國家矽導計劃 人類的文明, 從石器時代進到銅器時代, 再進入到鐵器時代, 如今已到了矽晶片的時代。 掌握科技力, 才能強化國家競爭力。 為了厚植國力, 國家型矽導計劃 於 2002 年大規模地展開 …

14. 13/31 矽導計劃的規劃 矽導計劃 (Si-Soft 國家型計劃 ) – 交大張俊彥校長為主要推動者 – 全力發展晶片設計產業 –(1) 每年增聘 80 名教師, 連續四年 –(2) 積體電路設計教改計劃, 分六大聯盟推動 –(3) 經濟部科技專案, 扶植創新產業技術 –(4) 成立 IC 設計專區 – 其他配套措施 … 這是一場國家與國家之間競賽 … 未來 10 年, 每年會有 3000 個 IC 設計相關的人才缺口 …

15. 14/31 國家矽導計劃組織架構圖 Ref: 國家矽導計畫書

16. 15/31 VLSI 教改計劃 – 背景與目的 國家矽導計畫 (Si-Soft) 晶片系統國家型計畫 (NSOC) 教育部顧問室 前瞻晶片系統設計 人才培育先導型計畫 (VLSI 教改計劃 ) 教育部高教司 IC 設計 第二專長學程 經濟部工業局 半導體學院 量多質精 且具有國際競爭力的人才 “ 超大型積體電路與系統設計 ” 教改計劃 : (1) 85-90: 基本教學環境建置 (2) 91-94: 跨校聯盟體系進行教材開發與學術活動

17. 16/31 教育部 – VLSI 教改計劃六大聯盟 System-On-Chip (SOC) 總聯盟 System & IP (SIP) 聯盟 Mixed-Signal Design (MSD) 聯盟 Electronic Design Automation (EDA) 聯盟 Embedded Software (ESW) 聯盟 Layout and Prototyping (PAL) 聯盟

18. 17/31 基本的 IC 設計學程 計算機組織 資料結構 積體電路設計導論 訊號與系統 數位電路與系統 計算機程式語言 電子學, 電路學 邏輯設計 嵌入式作業系統 編譯器 積體電路測試 EDA 概論 類比積體電路設計 演算法

19. 18/31 聯盟已開發之 IC 設計相關課程教材 通訊基頻積體電路設計實驗連網型系統晶片系統之嵌入式軟體 類比積體電路設計、佈局與實習 SOC 設計實驗 ADC 及 DAC 積體電路設計 SOC Design Flow & Tools 混合訊號式積體電路設計與實作 SOC Systems Design Overview 射頻積體電路系統晶片之嵌入式即時作業系統 混合訊號式矽智產實作 DIP 設計概論 (8 模組 ) 有線通訊積體電路 設計 DIP 設計專題 (8 主題 ) 無線通訊積體電路 設計 奈米電路設計 PLL 及應用測試課程 (16 模組 ) 類比濾波器設計 驗證課程 (9 模組 ) 固態感測器及電路設計導論 PCB layout 課程 大學部類比 ICATE 測試實務 嵌入式軟體開發工具 IC Layout & Design Flow 課程 輸出入裝置與驅動程式設計 FPGA & Prototyping 課程 USB 驅動程式實作 ( 技職 )SOC 專題範例研讀

20. 19/31 跨領域學程或課程 30 門 IC 設計相關課程 資料庫 高科技創業 與營運 高科技專利 取得與攻防 高科技 計劃管理 系統晶片 商管學程 異質整合 (MEMS/Sensors) MEMS: Micro-Electro-Mechanical Systems For CTO training For project manager training

21. 20/31 執行策略 學生 ( 發展跨領域課程 ) ( 具特色的系列推廣課程 ) ( 各項競賽 ) ( 大學部夏令營 ) ( 研究生論壇 ) 教師 ( 撰寫英文教科書 ) ( 推廣英文授課 ) ( 種子教師培訓 ) ( 學術社群 ) ( 產學策略座談會 ) 國際環境 邀請國外專家來台演講 主辦國際研討會 參與頂尖的國際會議組織, 擔任主題講員

22. 21/31 SoC 人才培育 1, 2, 3 一個總目標 : 訓練量多質精的國際化人才 二個推動辦公室 : 前瞻教學平台 (ATP) and 優質人力推動 (QHR) 三項教學提昇重點 : 推廣具特色之系列課程, 發展跨領域課程, 編寫英文教科書 四項學生競賽 : IC, IP, EDA, Embedded SW 五類交流活動 : 學生夏令營, 種子教師, 教師學術社群, 產學交流, 國際學術會議 六大工作聯盟 : SoC, SLI, ESW, MSR, DAT, PAL

23. 22/31 EDA 聯盟的精神 (Spirit) The Power of Pure Thinking … 我思故我在 … ( 笛卡兒 )

24. 23/31 走向成功之路 願景 Vision 使命 Mission 策略 Strategy 行動 Action

25. 24/31 EDA 聯盟的願景 (Vision) Taiwan has been a major IC manufacturing and design center in the world. EDA industry if finely cultivated, could boom in this decade.

26. 25/31 EDA 聯盟的使命 (Mission) To improve the quality of EDA-related curriculums in universities through integrated development of the course material. To build the infrastructure for the incubation of pioneering EDA companies in the future.

27. 26/31 EDA 聯盟的策略 (Strategy) To promote the EDA spirits in course rooms, seminars, technical forums and summer camps …

28. 27/31 EDA 聯盟工作項目 Introduction to CAD Advanced Verification Advanced Testing 大學生暑期營 & Ph.D. 論壇 學界論壇 產學策略座談會 國際學者來台演講 & 舉辦國際研討會 四大類的活動 課程教材編纂

29. 28/31 案例一 : 韓信點兵 學名 : Chinese Reminder Theory – 一個全世界最早的線性空間的案例 例子 – 韓信點兵, 三個一數餘 1, 五個一數餘 2, 七個一數餘 3. 請問部 隊人數多少 ? ( 假設部隊人數介於 [0, 104] 之間. 部隊人數 = [1, 2, 3]*[70, 21, 15] T % 105 = 52 In other words: 52 = (1 × 70 + 2 × 21 + 3 × 15) % 105 mod(3) mod(5) mod(7)

30. 29/31 案例二 : When Laplace meets Fourier? Fourier Transform z-Transform s =  + jw s = jw Laplace Transform z = e sT x(t) f(t) e st =e jwt =cos(wt)+jsin(wt) e st =e jwt =cos(wt)+jsin(wt) e st =e  t · e jwt

31. 30/31 建造你的學術工程 – Pyramid And SkyScraper 為學要如金字塔, 基底寬廣, 才能高大

32. 31/31 結語 一步一腳印 你正在寫自己的歷史 也正在寫我們國家的科技發展史 這裡是新竹 – 也是台灣的高科技首都, 許多點矽成金的故事正在流傳著, 有一些故事 … 也可以是屬於你的 …