SoC的发展与挑战

《SoC的发展与挑战》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、SoC的发展与挑战一、SoC的发展集成电路的发展已有40年的历史，它一直遵循摩尔所指示的规律推进，现已进入深亚微米阶段。由于信息市场的需求和微电子自身的发展，引发了以微细加工（集成电路特征尺寸不断缩小）为主要特征的多种工艺集成技术和面向应用的系统级芯片的发展。随着半导体产业进入超深亚微米乃至纳米加工时代，在单一集成电路芯片上就可以实现一个复杂的电子系统，诸如手机芯片、数字电视芯片、DVD芯片等。在未来几年内，上亿个晶体管、几千万个逻辑门都可望在单一芯片上实现。SoC(System-on-Chip)设计技术

2、始于20世纪90年代中期，随着半导体工艺技术的发展，IC设计者能够将愈来愈复杂的功能集成到单硅片上，SoC正是在集成电路(IC)向集成系统(IS)转变的大方向下产生的。1994年Motorola发布的FlexCore系统(用来制作基于68000和PowerPC的定制微处理器)和1995年LSILogic公司为Sony公司设计的SoC，可能是基于IP(IntellectualProperty)核完成SoC设计的最早报导。由于SoC可以充分利用已有的设计积累，显著地提高了ASIC的设计能力，因此发展非常迅速，

3、引起了工业界和学术界的关注。SoC是20世纪90年代出现的概念。随着时间的不断推移和SoC技术的不断完善，SoC的定义也在不断的发展和完善。Dataquest定义SoC为“anintegratedcircuitthatcontainsacomputeengine,memoryandlogiconasinglechip”，即SoC为包含处理器、存储器和片上逻辑的集成电路。这大致反映了1995年左右SoC设计的基本情况。随着RF电路模块和数模混合信号模块集成在单一芯片中，SoC的定义在不断的完善，现在的SoC

4、中包含一个或多个处理器、存储器、模拟电路模块、数模混合信号模块以及片上可编程逻辑。因此，SoC定义的发展和完善过程，也大致反映SoC技术在近15年的发展趋势。从应用开发的角度来看，SoC的主要含义是在单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。SoC技术研究内容包括：开发工具、IP及其复用技术、可编程系统芯片、信息产品核心芯片开发和应用、SoC设计技术与方法、SoC制造技术和工艺等。从使用角度来看，SoC有三种类型：专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIC)，可编程SoC(Sys

5、temonProgrammableChip)和OEM(OriginalequipmentManufacturer)型SoC。国际上SoC应用设计逐渐从ASIC方向向可编程SoC方向发展。ASIC设计的典型实例主要包括：1994年Motolola的FlexCore系统是基于定制的68000和PowerPC微处理器；1995年LSILogic为Sony公司开发的SoC,它包括一个1MIPS的微处理器，存储器和SonyLogic，这已经被广泛应用于SonyPlaystation视频游戏中；1996年IBM公司制

6、造了它的第一款SoCASIC，该系统包括PowerPC401微处理器、SRAM存储器、高速的模拟存储器接口和私有的客户逻辑。随着SoC应用的不断普及，市场需要更加广泛的SoC设计。SoC提供商不仅必须拓展系统内部设计能力，而且要直接开发和交付SoC设计套件和方法给客户。因此，SoC设计逐渐向可编程SoC方向发展。中国在高新技术研究发展863计划中，把SoC作为微电子重大专项列入了2000～2001年度信息技术领域的重大专项预启动项目，并在IP核的开发、软硬件协同设计、IP复用、VDSM设计、新工艺新器件等

7、方面布置了预研性课题，其中IP核的设计和制造是SoC技术中最为关键的部分。在中国最适应SoC技术应用开发的SoC类型是可编程SoC技术。二、SoC在未来的挑战SoC设计虽然在过去的十几年中已经取得了显著的发展，但是它所面临的挑战也是不容忽视的。作为基于IP核的设计，SoC设计主要向两个方向发展，一是以可重用IP核为基础的系统级设计，这主要关心的是IP核间的互连性，同时也是SoC设计面临的挑战之一。二是以设计可重用IP核为目的的IP核设计，这主要关心的是IP核的可重用性。同时也是SoC设计面临的又一个挑战。

8、对于第一个挑战，现在通常采用片上总线结构来解决IP核之间的互连性，即核与核之间并非直接相连而是通过片上总线进行互连。典型的互连结构见图1使用片上总线结构虽然可以解决IP核之间的互连问题，但这同时又出现了另外一个问题。由于不同厂商使用不同的总线结构，例如ARM的AMBA总线，MIPS的EC总线IBM的CoreConnect总线，因此不同厂商IP核之间的互连几乎是不可能的。建立一种通用的片上总线结构是VSIAVirtualSock