背景：Dave Ritter收到一份關(guān)于與Tamara Schmitz(T博士) 進行一次具體內(nèi)容未定的討論的罕見正式會面邀請……

Dave Ritter：上次我們討論了定義設(shè)計概念的過程。其內(nèi)容是不是比你想象的要多?

Tamara Schmitz：毫無疑問。但我還有一個關(guān)于封裝的遺留問題。你是否需要知道封裝類型才能確定哪些元件可以包括在集成電路內(nèi)?這對設(shè)計有何影響?

Dave：這當(dāng)然是定義過程的一部分。但是可以簡化針對你所需要的封裝，有多少的管腳和多大的管芯尺寸，但事情可能會變得復(fù)雜。

Tamara博士：我曾在文章中看到過說，軍事和太空應(yīng)用希望使用帶引線的器件——這樣可能有更出色的可靠性和更牢固的焊點。我想象蜂窩電話等便捷式應(yīng)用可能想要球柵陣列(BGA)封裝來最大限度減小尺寸。

Dave：是的，另外還有其他考慮。我們需要知道一些基本熱性質(zhì)。這對高功耗部件是顯而易見的事，但一些信號處理部件的功耗可能達(dá)到一瓦，而封裝大小只有4平方毫米。在這此情形中，我們需要“增強散熱型”封裝，其通常在中心包括一個用于給芯片散熱的大導(dǎo)熱片。

對于小型便捷式應(yīng)用，BGA可能是芯片級封裝(CSP)的結(jié)果。在這些情形中，封裝消失不見而代之以一個附加處理步驟，在芯片上增加一個更堅固的金屬層，隨后給每個焊盤增加一個焊球。CSP實際上已經(jīng)不再是封裝，這使芯片容易受到來自印刷電路板的應(yīng)力。CSP的適合性完全取決于應(yīng)用。

Tamara博士：在選擇封裝方面有什么快速參考或經(jīng)驗法則嗎?

Dave：封裝越小越好，只要你能保證散熱效果就行。從需要的引腳數(shù)量(我喜歡在原始定義的基礎(chǔ)上再增加兩三個引腳，以防萬一)、需要的管芯尺寸以及已有的標(biāo)準(zhǔn)封裝清單開始選擇。但這并不是說我們有了標(biāo)準(zhǔn)的封裝就一定得使用它或因為有相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備就使用該封裝。也有一些特殊情形，例如針對環(huán)境光傳感器的光學(xué)封裝。在有些情形中，封裝中充滿一種包圍著芯片和焊線的物質(zhì)，從而改進焊線的熱處理以及對振動和機械沖擊等條件的抵抗力。在光學(xué)封裝中，該物質(zhì)必須是透明的，而且該透明物質(zhì)可能沒有與普通物質(zhì)相同的熱膨脹性質(zhì)。如果使這種封裝的溫度上升到足夠高，其將使焊線從芯片脫離。另外還有許多要考慮的事情。

Tamara博士：好的，封裝就說到這里，現(xiàn)在讓我們深入到集成電路內(nèi)部。這方面有許多問題需要回答：使用什么工藝，如何分離數(shù)字或模擬電路，哪種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合適，功率預(yù)算是多少，需要優(yōu)化哪些技術(shù)規(guī)格……這些問題都很要緊……

Dave：哦，你還真是著急。一些事情是在商業(yè)計劃之前討論，另一些是從類似項目估計得到的。這是否是新平臺?或者是現(xiàn)有功能的修改或綜合?新平臺需要更長的時間和更多驗證、概念證明、客戶購買等。

無論哪種情況，營銷經(jīng)理都需要估計項目的工時數(shù)和生產(chǎn)成本。是否有特別難以設(shè)計的新器件?我們是否需要測試我們從未測試過的技術(shù)規(guī)格?最后，我們還需要估算設(shè)計成本(從概念到首次芯片生產(chǎn))和每個器件的生產(chǎn)成本。

Tamara博士：如果營銷經(jīng)理知道先前的集成電路開發(fā)用了多長時間以及與其合作的團隊的優(yōu)勢，我猜他們就能做出合理的估計。

Dave：同時還要記住，這些團隊可能還正在從事類似項目。他們可能甚至能夠?qū)⒁环N設(shè)計的部分內(nèi)容復(fù)用于另一種設(shè)計。這被稱為“知識產(chǎn)權(quán)(IP)復(fù)用”。這也有助于加快新器件的開發(fā)過程。

Tamara博士：聽上去有點像是荒野求生。你需要考慮任何和所有可能有用的人員和知識。在決定設(shè)計和開發(fā)什么集成電路時這些考慮可能非常關(guān)鍵。

Dave：你是對的，但你漏了一項重要內(nèi)容——潛在市場。你將銷售多少集成電路，向誰銷售以及售價是多少?你希望多長時間開始銷售該集成電路?

商業(yè)計劃(BP)有許多圖表，其中包括總市場容量(TAM)、可銷售市場容量(SAM)、平均售價(ASP)等內(nèi)容，附有在產(chǎn)品壽命期間針對所有這些內(nèi)容的數(shù)字。

Tamara博士：毛利潤率方面我倒是聽了不少?你能多談?wù)勥@個嗎?

Dave：毛利潤率是指產(chǎn)品的利潤率。毛利潤率為100%意味著我們能零成本生產(chǎn)東西，而0%意味著我們產(chǎn)品的售價正好等于它的成本。典型的毛利潤率是30%(大量生產(chǎn))，一些新開發(fā)的高頻產(chǎn)品是大概在60%，而軍事或太空應(yīng)用產(chǎn)品則超過90%。

Tamara博士：我們?nèi)绾尾拍塬@得90%的毛利潤率?

Dave：這些器件需要大量特別設(shè)計和大量嚴(yán)格測試甚至認(rèn)證才能在市場上銷售。常規(guī)器件可能需要一份16頁長的產(chǎn)品資料，而專用器件的產(chǎn)品資料可能長達(dá)1,600頁。

Tamara博士：哦，等一等——我剛從一位營銷經(jīng)理那里找到一份商業(yè)計劃樣本。如表1所示。

Dave：解釋營銷術(shù)語要容易得多。我們一次說一行?？偸杖胧敲磕甑墓烙嫻臼杖腩~。下一行是每年的產(chǎn)品銷量。下一行，亦即平均售價，有逐年下降的趨勢。下一行是產(chǎn)品生產(chǎn)成本。

Tamara博士：但生產(chǎn)成本每年都一樣。

Dave：是的，但有時會有采用更便宜的工藝或縮小晶粒的計劃。

Tamara博士：好的。

Dave：下一行是毛利潤率。毛利潤額與利潤有關(guān)。第一年有649,000美元的開發(fā)成本，所以總利潤是負(fù)的(等于405,000美元)。第一年之后就只剩下利潤。

Tamara博士：最后幾行看上去比較重要。我知道ROI代表“投資回報率”，但9.4代表什么呢?

Dave：代表在四年內(nèi)實現(xiàn)了9.4倍于首年投資的回報額。消費性產(chǎn)品的投資回報時間較短。工業(yè)產(chǎn)品的投資回報期可能達(dá)到10年或20年。該商業(yè)計劃顯示了七年之后的潛力。

Tamara博士：我們現(xiàn)在開始生產(chǎn)什么了嗎?你先前給我看了你的MegaQ樣品。它是否是當(dāng)前商業(yè)計劃的一部分?

Dave：非常有意思的問題。我們實際處在正式BP之前的項目可行性階段。但這要求我們集中力量和進行“初步BP”，以便我們能夠決定研究項目可行性。幸運的是，電路板級樣品的開發(fā)成本通常低于芯片，所以時間和成本都少很多，且過程也不那么正式。

營銷和應(yīng)用部門決定這個項目值得做，且應(yīng)用部門擁有開發(fā)它的人力資源(我)，所以我們就繼續(xù)并開始將數(shù)據(jù)模型和PCB弄到一起。最后我們還要進行一些焊接工作。

Tamara博士：但對于商業(yè)計劃，我們必須確定一種制造工藝。我們?nèi)绾芜x擇使用雙極性還是CMOS以及尺寸究竟應(yīng)該多小?

Dave：這可能要進行單獨的討論。有許多考慮因素。我們過去使用什么工藝?我們驗證了各種模型以及復(fù)用電路模塊的可能性。我們需要特別電路板層嗎等等?

Tamara博士：我想尺寸應(yīng)當(dāng)由物料可獲得性及成本效益來確定。如果公司通常使用0.25微米工藝，那么就應(yīng)當(dāng)繼續(xù)使用它，直到覺得需要采用更小的工藝為止。

Dave：是的。這就是對選擇雙極性還是CMOS工藝的簡單回答。雙極性的優(yōu)點是精度高、噪聲低、功率高。CMOS的優(yōu)點是成本低，適合數(shù)字和模擬，且適合需要開關(guān)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

Tamara博士：一旦我們確定了要使用工藝，我們就需要知道掩模和晶片的成本，對不對?

Dave：有時對于復(fù)雜的設(shè)計，我們甚至包括對上面幾個掩模層的修改成本，因為可能需要解決出現(xiàn)的問題。

Tamara博士：你擔(dān)心失敗嗎?

Dave：不。大系統(tǒng)常常會有不可預(yù)見的行為。應(yīng)當(dāng)為之準(zhǔn)備預(yù)案。此外，這也不算是商業(yè)計劃中最嚴(yán)酷的一條項目。我曾在一個想在商業(yè)計劃中包括輸出晶體管尺寸的公司工作過。如果我們需要增加尺寸，我們就需要向管理層提供新的商業(yè)計劃。

Tamara博士：這聽上去確實瘋狂，現(xiàn)在最好返回來談一談工程問題。我更愿意談?wù)勥@個。下一次我們討論系統(tǒng)設(shè)計、選擇電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、構(gòu)建模型和仿真。