软体当家的硬体设计走向

在过去，想获得更隹的嵌入式产品功能，设计者想到的不二法门往往是采用更新一代的晶片制程技术，要不然，这样的硬体设计取向至少能提供更小的尺寸，或更低的成本，而维持一定的功能水准。这一向是电子产业长年来实现摩尔定律的一个走势，不过，当制程技术走向深次微米以下，而产品需求走向少量、多样且生命周期缩短时，一切仰赖硬体技术的潮流即将翻转，未来，将是软体当家的时代。

且来看看硬体设计上的瓶颈，目前光罩费已经高到有如天价，而高阶制程的复杂度也让验证难度大幅提升，不仅拉大了开发时程，而且提高了开发成本；更有甚者，设计案往往因一些小错误而需要重头来过，开发业主只得硬着头皮再烧一笔钱了。然而，有些设计瓶颈，例如处理器的高热量、泄露电流（leakage current）、讯号完整性（Signal Integrity）及电磁干扰（EMI）等，并非工程师的功力不足，而是高阶制程开发者心中共同的痛。因此，转向更具设计弹性的软体策略，变成非走不可的一条路。

FPGA的成功，正是可编程化（Programmable）需求强劲的一大明证。它让晶片设计者在晶片正式进入硬体制程前，能够反覆的测试与修改，不但能将错误的成本降到最低，而且有效缩短了专案开发的时程。同样的例子也发生在DSP的身上，现在讯息处理设计者已愈来愈倾向於采用可编程DSP，甚至进一步将DSP与RISC处理器核心整合在一起，例如ADI的Blackfin晶片就采用了革新性的架构，让它能同时处理两种运算功能，而且还能节省耗电及缩小尺寸。

另一个不容忽视的软体设计走向则是发生在目前最热门的无线传输领域。由於无线传输标准太过多样，而且技术规格不断变革，若要靠硬体制程来满足这些变化，那真是件非常吃力不讨好的事情。因此，无线产业期待一个前景，那就是发展出可编程或可重置（reconfigurable）的通讯设备，也就是让它能随需求而改变功能，例如一台手机在都市中时可以是便宜的PHS，到了乡下可调变成GSM，进入办公室则成为具有54Mbps的WiFi手机。

这样的愿景已有软体无线电（Software Defined Radio；SDR）技术在如火如荼的推动中。SDR的目标是可以自由地改变频率范围、模组型态或无线设备的输出功率，而不需要去换掉任何硬体元件，透过可编程的能力让无线传输能适应不同的需求、规格及环境。

很显然地，这是电子产业设计走向的一个分叉点，不论是系统业者、晶片设计者或EDA业者，都需要及早因应这个趋势，因为，软体／韧体程式工程师的养成并不容易，他们需要在软体与硬体的知识上都能游刃有馀。此外，就是「功欲善其事，必先利其器」，电子产业还需打造更便利的平台与环境，让这些工程师有个可以尽情发挥的好舞台。

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