Intel推嵌入式系統芯片，x86架構再添活力

英特爾技術(shù)專(zhuān)家就系統芯片(SoC)和三芯片解決方案展開(kāi)討論。

以下是記者對英特爾公司嵌入式與通信事業(yè)部?jì)晌患夹g(shù)專(zhuān)家(Ahmad Zaidi，芯片部門(mén)總經(jīng)理;Bruce Fishbein，Tolapai芯片工程總監)的采訪(fǎng)內容。兩位專(zhuān)家都曾參與Tolopai嵌入式系統芯片(英特爾公司首款應用于嵌入式與通信領(lǐng)域的系統芯片產(chǎn)品)的開(kāi)發(fā)工作。該產(chǎn)品在單枚芯片上集成了處理器、北橋和南橋芯片組，以及數據包/安全/語(yǔ)音加速技術(shù)。

Tolopai是基于英特爾® 架構(IA)處理器，系統頻率為600、1066或1200MHz，并配備有一個(gè)DDR2內存控制器中樞(MCH)、PCI-E接口、標準IA PC外設(ICH)、三個(gè)千兆以太網(wǎng)MAC、三個(gè)TDM高速串行接口、用于確保高性能安全性的英特爾® QuickAssist集成加速器技術(shù)，以及IP電話(huà)應用。整個(gè)芯片中集成了1.48億枚晶體管、采用1088-FCBGA(倒裝芯片球柵格陣列，1.092毫米高)設計，封裝尺寸僅為37.5毫米x37.5毫米。

本次采訪(fǎng)由嵌入式英特爾® 解決方案(EIS)特約編輯Geoffrey James訪(fǎng)編。

EIS： 用于嵌入式系統的“三芯片”架構為何能在市場(chǎng)上長(cháng)盛不衰?持續受到消費者的喜愛(ài)和歡迎?

英特爾： 三芯片架構即將處理器、內存子系統和外設子系統分別放置在不同的芯片上的構架方式，給用戶(hù)帶來(lái)的最大好處是方便了不同用戶(hù)在不同功能間自由組合配對。不同于PC市場(chǎng)中通用及標準化處理器設計，嵌入式市場(chǎng)中存在多種需求，市場(chǎng)應用也存在很大差異，如游戲機、POS終端和航空控制器。此外，保持與主流計算機處理器相同的三部分獨立設計的架構還有一些便利，即可以使用已經(jīng)完成開(kāi)發(fā)、測試并開(kāi)始批量生產(chǎn)的芯片組。由于開(kāi)發(fā)新芯片耗資巨大，因此使用現有架構更具成本優(yōu)勢。

EIS： 采用系統芯片又有哪些好處呢?

英特爾： 首先且最重要的一項便是，系統芯片產(chǎn)品擁有能效優(yōu)勢。當三個(gè)組件被放到了單芯片上，就可以有效避免原來(lái)三芯片解決方案中，由于各個(gè)芯片間的互聯(lián)所造成的額外的能源消耗。舉例來(lái)說(shuō)，在IPsec VPN應用中，采用Tolapai同采用非系統芯片的組合相比，其功耗可以從預期的31瓦降至25瓦。其次，系統芯片與多芯片解決方案相比更具尺寸優(yōu)勢。實(shí)際上，系統芯片所替代的是原來(lái)的四塊組件，其中包括了三塊芯片和一個(gè)硬件加速器，尺寸僅為上述IPsec VPN應用解決方案的一半左右。在外形小巧的便攜式設備中，芯片尺寸因素尤為重要。最后，系統芯片可有效提升整體系統的質(zhì)量。Tolapai的制造標準與其它英特爾芯片完全相同，因此，相比基于三芯片解決方案的同類(lèi)系統，采用Tolapai的系統因芯片故障引發(fā)相關(guān)問(wèn)題的幾率要低三分之一。

EIS： 系統芯片的制造難度是否高于同等質(zhì)量的普通芯片?

英特爾： 顯然，為了生產(chǎn)出同等質(zhì)量的系統芯片產(chǎn)品，我們要在內部構造方面花費更多的精力。芯片集成度越高，相應的制造難度就越大。因此，我們必須付出更多努力，才能實(shí)現系統質(zhì)量的顯著(zhù)提升。不過(guò)，我們也得到了英特爾晶圓廠(chǎng)制造工程師的大力協(xié)助。在他們的幫助下，我們很快就明確了具體的工作目標，在實(shí)現芯片可靠性方面進(jìn)展順利。

EIS： 英特爾如何協(xié)調芯片內模擬/混合信號與數字信號段的不同功率需求?

英特爾： Tolapai確實(shí)配置了部分帶有較高電壓 IC的模擬模塊，而在作為處理器的同類(lèi)芯片中一般不會(huì )采用這樣的設計。但是，與專(zhuān)用集成電路相比，Tolapai中并未加入混合式信號電路。因此，Tolapai的噪音要明顯低于完全混合的信號應用。在任何情況下，英特爾的制程技術(shù)中都會(huì )包含我們的特定技術(shù)手段，以實(shí)現高壓和低壓電路的共存。同時(shí)，為了杜絕一切可避免的設計問(wèn)題并實(shí)現預期的芯片集成度和功能性，我們還對Tolapai的電路進(jìn)行了精心設計。

EIS： 是否成立了專(zhuān)門(mén)的“興趣”晶圓廠(chǎng)協(xié)助芯片的設計過(guò)程?

英特爾： 當然。我們一直認為，英特爾公司擁有業(yè)內領(lǐng)先的制程技術(shù)，這會(huì )為我們帶來(lái)巨大的競爭優(yōu)勢。目前，我們已經(jīng)出貨了基于高k金屬柵極的低漏電45納米產(chǎn)品，在系統芯片領(lǐng)域贏(yíng)得了顯著(zhù)的競爭優(yōu)勢——實(shí)際上，漏電率的增加是我們在縮小芯片尺寸時(shí)遇到的主要問(wèn)題。隨著(zhù)我們對制造流程的日益熟悉，我們的設計水平也在不斷提高，可以更好地滿(mǎn)足晶圓廠(chǎng)的設計需求。

EIS： 目前的x86架構是否已應用于眾多嵌入式應用中?

英特爾： 這要視具體應用而定。例如，零售(如POS終端)、自動(dòng)柜員機、工業(yè)用電腦、各種軍用/航空設備、醫療設備、游戲機、打印機和VOIP等應用都需要使用相對強大的芯片架構，以滿(mǎn)足其相對密集的計算需求。此外，更重要的是，嵌入式設備的整體趨勢是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現彼此間的通信——如果支持聯(lián)網(wǎng)的軟件庫已經(jīng)采用該架構運行，那么相關(guān)的實(shí)施過(guò)程將得到極大簡(jiǎn)化。我們相信，統一軟件架構將為我們的客戶(hù)及其服務(wù)對象創(chuàng )造巨大收益。迄今為止，英特爾® 架構已在嵌入式應用領(lǐng)域暢銷(xiāo)30余年。

EIS： 英特爾如何提升系統芯片設計的效力和生產(chǎn)力?

英特爾： 我們在簡(jiǎn)化系統芯片設計方面付出了很多努力。首先，我們定義了標準的IP構建模塊以初步用于整個(gè)制造流程;接下來(lái)，我們又制定了標準的互連方式，用以簡(jiǎn)化各部門(mén)間的IP復用過(guò)程;最后，我們創(chuàng )建出了一套標準開(kāi)發(fā)方式，為所有開(kāi)發(fā)人員提供完全相同的EDA工具。實(shí)際上，我們已在近期開(kāi)發(fā)出一套幾乎完全參照新思科技公司的設計流程。其中部分設計理念出自嵌入式部門(mén)，現已被廣泛應用于公司所有部門(mén)。我們在系統芯片領(lǐng)域所做的努力為公司的其它部門(mén)(從某種程度上講，甚至是業(yè)內其它企業(yè))開(kāi)辟了前進(jìn)道路。

Bruce Fishbein，英特爾公司Tolapai芯片工程總監

Ahmad Zaidi，英特爾公司芯片部門(mén)總經(jīng)理