第七章 系统集成电路(片上系统)soc设计

《第七章 系统集成电路(片上系统)soc设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章系统集成电路（片上系统）SoC设计1本章课程安排一、序二、SoC的关键技术三、SoC设计思想与设计流程四、IP核复用技术与IP核设计标准化五、片上总线六、SoC的可测试性设计2本章课程安排一、序二、SoC的关键技术三、SoC设计思想与设计流程四、IP核复用技术与IP核设计标准化五、片上总线六、SoC的可测试性设计3一、序本节内容安排1.IC设计方法的演变2.SoC概述3.SoC设计面临的新挑战4.SoC设计对IP的挑战5.SoC设计的标准化4一、序1．IC设计方法的演变1.120世纪70年代，IC基于器件级而设计。a.人工为主，在数据处

2、理和图形编辑方面采用计算机辅助设计。b.设计与工艺不可分割。1.220世纪80年代，IC基于单元库而设计。a.EDA出现，PCB设计方法的引入，形成了库的概念、工艺模拟参数及其时序仿真概念。b.涉及与工艺分离的设计环境。以设计一块1千万门/1GHz工作速度芯片为例:按每名IC设计工程师100门/天的设计产能，针对满足芯片功能和时序要求来进行此款芯片设计，将需要约400人/年的工作量。5一、序1.320世纪90年代，IC基于IP核而设计。a.设计进入功能级的抽象化阶段，即可复用以前经过验证，并有一定功能的设计资源（IPIntellectualP

3、roperty）。b.IP核成为市场化的商品，全球有1000多家IP核提供公司。c.形成基于IP核的SoC设计思想。1.421世纪头20年内，IC基于IP模块及其复用平台而设计。a.上亿门的集成电路基于IP来完成。b.形成基于设计平台的SoC设计思想。>可应市地衍生出一系列不同功能的IC产品（基于IP复用的系统级不同应用）。>同一系列的产品升级更为方便（基于软硬件协同设计的结构）。>同IP行业、EDA行业以及芯片制造和封装测试的关系越来越密切。6一、序2．SoC概述2.1SoC概念在单一硅芯片上实现一个系统所具有的信号采集、转换、存储、处理和

4、输入/输出（I/O）等功能的电路。7一、序2.2SoC的集成趋势a.可以将功能逻辑、SRAM、Flash、E-DRAM、CMOSRF、FPGA、FRAM、MEMS等集成到SoC中；b.还可以将化学传感器、光电器件和生物传感器等集成到SoC中。SoC技术在标准CMOS工艺下的集成趋势8一、序2.3与传统IC设计技术与方法相比，SoC具有的优势：a.设计规模扩大至数百万门~上亿门，可以实现更为复杂的系统。b.基于IP核复用的设计技术，大大降低了设计的成本和缩短了产品的设计周期。c.多采用深亚微米（VeryDeepSubmicro,VDSM）工艺技

5、术，可以满足更小尺寸的设计要求和降低整个芯片的功耗。d.由于SoC设计面向整个系统，不仅使实际系统产品的设计成功率大大提高，更使实际系统产品的可靠性大大提高。e.设计中基本元器件提升为可复用的IP核。f.采用先进的硬件、软件并行设计方法。9一、序3．SoC设计面临的新挑战3.1SoC设计方法的发展，大大降低了SoC的设计成本。设计方法的改进对SoCPE（PowerEfficient）设计总成本的影响10一、序3.2SoC设计面临的新挑战a.在深亚微米工艺下，器件互连线的延迟与线间信号的干扰必须加以重点考虑。b.测试难度与测试成本的快速提高已成

6、为一个阻碍SoC技术发展的瓶颈问题。c.相对较大的功耗给SoC的封装与可靠性均带来致命的问题。SoC设计技术的发展趋势及面临的挑战11一、序4.SoC设计对IP的挑战-SoC需求量和市场的迅速扩大，使IP的使用率大大提高。>In2003,50%ofSoCmainlyconstructedbyIPs>In2005,80%ofSoCmainlyconstructedbyIPs-不断增加的设计密度/功能与极短的应市要求间矛盾日益突出，同时对IP的易用性和通用性提出了更高的要求。*规范化和标准化IP设计*完善IP的可复用性12一、序5.SoC设计的标

7、准化-随着SoC设计的中心向用户端转移、IP核的广泛使用和大量新颖EDA工具的出现，有相应企业内部确定的标准、已经不能适应SoC设计的需要，甚至阻碍了SoC技术的进一步发展。-由于大量来自不同企业已验证设计资源在不同SoC设计过程中的再利用，迫切需要SoC标准化的发展。-对于公共通信原理、公共设计格式和设计质量保证等，迫切要求SoC标准化的确定。随着SoC技术的发展设计标准化工作日益重要13一、序5.1IP核的标准化a.IP核标准化工作主要是：接口的标准化或针对标准化片上总线的接口标准化b.相关国际IP核标准化组织组织名称所在国家和地区成立时

8、间VSIA美国1996D&R法国1997VCX英国1998IPTC日本2000TaiwanSoCConsortium中国台湾2000SIPAC韩国2001OCP-I