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1、SOC设计方法学（一）謇设计天地咖lI'设计思SOC设计方法学(一)I清华大学微电子学研究所魏少军博士生导师电信科学技术研究所副总工程师摘要:本文通过对集成电路IC技术发展现状的讨论和历史回顾.特别是通过对电子整机设计技术发展趋势的探讨,引几东统芒片【SystemoBChip.r4称SOC)的定义主要特点噩其设计方法学等基本概念.井着重探讨面向SOC的新一代集成电路设计方法学的主要研究内容和发展趋势.关键词:SOC,软硬件协同设计;超深亚微米:高层挺综夸;IP桩;设计再利用l引言的新一代集成电路设计方法学研究二代移动通信的发展对集成电路的人
2、类进人21世纪面临的一个对于推动集成电路的发展是至关重拉动作用在20世纪的最后1年表现重要课题就是如何面对国民经济和要的.得淋漓尽致.社会发展信息化的挑战.以网络通回顾20世纪后半叶集成电路随着宽带技术的发展,人们传l信,软件和微电子为主要标志的信工业的历史,不难看出着名的统文化娱乐的手段也将不断更新,息产业的塞发展既为我们提供了MOORE(摩尔)定律一直在准确地以"精显"技术为代表的新一代高一个前所未有的发展机遇,也营造描述着集成电路技术的发展.专家分辨率电视已开始进人家庭,电视了一个难得的市场与产业环境.们普遍认为,在新的世纪中.这一点
3、播(VOD)也将成为人们日常生活集成电路作为电子工业乃至整着名定律仍将长期有效.尽管中不可缺少的一部分如果希望通个信息产业的基础得益于这一难得MOORE定律揭示的集成电路工艺过网络传输高分辨率电视节目,则的机遇,呈现出快速发展的态势.技术的进步规律是那样的诱人.且接人的带宽将达到15MHz.显然.以软硬件协同设计(Software/其发展速度之高在现代社会是少有这种新的文化娱乐方式的出现,必HardwareCo-Design),具有知的,但是与今天正在蓬勃发展的网然对集成电路技术的进步产生巨大识产权的内核(zP棱)复用和超滦亚络技术的进步相
4、比(见图1)还是相的推动作用.所以有人说集成电路微米(VeryDeepSub--M集成电形见绌,远远不能满足信息产业发发展得多快都为之不过.路ron,简称VDSM)技术为支撑的展的要求.市场是集成电路工业发展最直的SOC是国际超大规模集成电路据有关报道,在今天的美国社接的推动力,集成电路几十年的发(VLSI)的发展趋势和新世纪集成会如果以每分钟9美分的费用计展证明了"更细,更快,更便宜电路的主流.算,井有15%的家庭每天平均上网这个人们一直追求的目标在新的世与此同时,集成电路设计技术60min,则现有的网络容量必须增纪中不仅仍然有效,而且随
5、着经济的进步滞后于集成电路制造技术的大1倍.由此引发的交换设备投资的发展变得更为紧迫.在SOC时代进步已成为制约未来集成电路工业为300亿美元,接人设备投资多达来临的时候,虽然人们要面对众多基于标准单元库的设计方法已被证些交换设备和接.一1M"dU+mlt08明不能胜任SOC的设计;现行的面人设备对集成电%】m向逻辑的集成电路设计方法在滦亚路的需求拉动将暮t0r塞微米集成电路设计中遇到了难以逾是巨大的.1耄越的障碍芯片设计涉及的领域不现代通信技墓11蜂釜再局限于传统的半导体而且必须与术正在向个人整机系统结合;集成电路设计工程化,宽带化和智一
6、霈llla比PlPll从术伺鬈地件坦驯碍甫脏L力.发展97o1974197819啦!9861990199419蛔2o要汲取新知识,特别是有关整机系(图2).以GSM'栅机荐睹器-ll授处理器统的知识.所以尽快开展面向SOC为主要代表的第茸t重椎痈l和I+r~r于绋带据害36《童号j壹品t器》2001.5ADFieM设计天地围2的挑战和众多的新1果题,但是也结所有从事这一领域工作的科技人员提供了一个难得的发展机遇,也为垒球半导体行业提供了一次重新洗牌的机会.SOC的内涵殛外延内涵要研究SOC设计方法学,首先必须明确什么~qsoc.在经过多年的
7、争论之后,专家们最终就SOC的定义达成了比较一致的意见.这个定义虽然在形式上不那幺严格,但是明确了s0c的内涵和表征一种集成电路芯片如果具备如下特性的话,那幺可以称其为SOC,这些特性是:实现复杂系统功能的VLSI采用超深亚微米工艺技术使用一个或数个嵌入式CPU或数字信号处理器{DsP),具备外部对芯片进行编程的功能,主要采用第三方的IP核进行设计这样的定义决定了SOC的设计必须采用与现在的集成电路设计十分不同的方法.首先,一个SOC必须是实现复杂功能的VLSI,它的规模决定了芯片的设计不仅需要设计者具备集成电路的知识,更要具备系统的知识,
8、也要对芯片的应用有透彻的了解.显然,这对设计者的知识结构提出了很高的要求在众多的困难当中,知识结构的改进是最困难的其次,深亚微米工艺提出的诸多挑战至今尚未得到彻底的解决,互连延迟
