Att en asic fungerar på första försöket är oerhört viktigt. För ett litet företag kan en lyckad asic vara skillnaden mellan succé och konkurs.

Joachim Roos, utvecklingschef på Xelerated Packet Devices, har aldrig drabbats av att första kislet inte fungerat. Hittills, är bäst att tillägga. För trots att alla de asicar han varit med om att utveckla fungerat från början så är han klart medveten om risken att misslyckas.

- Att hålla hundraprocentig utdelning är en tuff uppgift. För man kan inte heller verifiera hur mycket som helst - då riskerar man att ha ihjäl projektet genom att aldrig nå marknaden, säger han.

Hur stor risken är hänger mycket på valet av arkitektur. De stora avvägningarna, som bör göras tidigt, avgör risknivån och hur mycket man måste verifiera konstruktionen innan asicen tillverkas.

Men att välja arkitektur är ett mycket svårt jobb, som kräver både erfarenhet och talang.

- Det finns inga verktyg i världen som kan göra valet. Man måste själv ha varit nere på kisel och vänt. Det är bara genom erfarenhet som man kan få en känsla för vilka effekter olika arkitekturval kan ge, till exempel vilka timingproblem som kan uppstå.

Dataflöde, IP och minnen

Arkitektur handlar om sådant som val av dataflödesmodell, hur man gör generella enheter som går att kopiera och återanvända, vilka minnestyper som ska användas och vilka konsekvenser dessa val får. Vilka delar av konstruktionen som ska köpas färdiga i form av IP-block ingår också i arkitekturvalet.

- För oss var det självklart att köpa IP-block för minnesgränssnitten. Processorkärnor kan nog också vara lämpade att köpa i form av IP-block, men det var inte aktuellt för oss.

Det projekt som Joachim Roos nu leder på Xelerated ska resultera i nätverksprocessorer som kan växla både 10 och 40 Gbit/s. Arkitekturen ska hålla i flera generationer, upp till 160 Gbit/s.

Nätverksprocessorn är delad på två chips, en paketprocessor och en trafikplanerare. De första exemplaren ska nå kunden nästa sommar.

- Vi håller tidsschemat. Hittills har vi klarat alla kontrollpunkter i utvecklingsarbetet, säger han med viss stolthet i rösten.

För allt är inte rättframt bara för att man valt en arkitektur. Joachim Roos understryker vikten av att kunna göra både stora och små ändringar sent i processen.

- Man kan inte tänka på allt från början. Ofta ser det annorlunda ut på slutet än man tänkt sig.

Ett viktigt val som också måste göras tidigt är vilken halvledarteknik som ska användas. Det valet är helt avgörande för både arkitektur och konstruktionsarbete.

- Här måste man våga chansa, och våga lita på teknikutvecklingen.

För Xelerated innebar detta att man valde en 0,13 µm-process, en teknik som inte fanns kommersiellt tillgänglig när beslutet fattades, och som nu ligger i absolut framkant.

Med så fina geometrier är det av yttersta vikt att timingen stämmer, något som förstås kräver bra verktyg. ändå används ingen exotisk konstruktionsteknik på Xelerated, utan vanliga program för logiksyntes och simulering är huvudhjälpmedlen. Man har provat fysisk syntes, där placeringen av konstruktionselement ingår i syntesflödet, och kommer troligen att använda den tekniken i projektet. Formell verifiering ligger lite längre fram.

- Konstruktionsprogram är extremt dyra för småföretag. Vi kan inte köpa allt från dag ett, och det vi köper måste ge ett klart mervärde.

Egen emulator snabbar upp

Precis som i de flesta andra projekt står verifieringen för drygt hälften av arbetet. Förutom traditionell simulering på registernivå använder man en egenutvecklad emulator för att snabba upp verifieringen och validera gränssnitten.

- För system med komplexa gränssnitt, sådant som vi utvecklar, är det alltid riktigt att bygga en egen emulator. För oss är det ovärderligt. Med emulatorn kan vi alstra stimuli som är så nära verkligheten som det bara går, eller till och med i den verkliga omgivningen.

Tack vare emulatorn, och filosofin att göra det svåra och centrala först, så har man också kunnat utveckla programvaran parallellt med hårdvaran. Med emulatorn kan man göra realistiska simuleringar av hård- och mjukvara som är någon miljon gånger snabbare än vad som varit möjligt annars.

- Och när vi en dag står där med färdigt kisel så kan vi testa det snabbt, för hela den funktionella omgivningen finns på plats.

På ett litet företag gäller det också att hålla kostnaderna nere. Budgeten för Xelerateds asicprojekt ligger på tiondelen av vad motsvarande projekt skulle kosta på ett stort företag.

Joachim Roos är dock övertygad om att kretsarna kommer att fungera på första försöket ändå.