產(chǎn)業(yè)深度剖析：處理器核裂變成競爭焦點(diǎn)

以英特爾處理器為例，386處理器需要借助387協(xié)處理器芯片才能完成浮點(diǎn)運算，而到了486處理器時(shí)，便將協(xié)處理器集成到芯片中;多媒體指令集則是在PentiumMMX處理器上首次集成的，之后集成進(jìn)來(lái)的還有SSE指令集、北橋、虛擬化等功能。

隨著(zhù)晶體管集成度的提高，越來(lái)越多的功能電路模塊被集成到芯片中，漸漸地一些系統的大部分電路單元甚至整個(gè)電路都被集成到單個(gè)芯片中，于是，片上系統逐漸引領(lǐng)半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展潮流。

1994年，摩托羅拉推出FlexCore解決方案，容許用戶(hù)定制基于68000和POWERPC架構的處理器。這被認為是SoC芯片發(fā)展的雛形，從中可以看到SoC所具備的基本特征：第三方用戶(hù)自主定制、包含嵌入式處理器及系統電路、IP復用等。

如同軟件編程將一些常用的功能封裝成函數，用戶(hù)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的函數調用來(lái)有效地降低程序的復雜性一樣，面對日益復雜的芯片設計，半導體廠(chǎng)商會(huì )將芯片上常用的功能電路封裝起來(lái)，以便于今后重復使用時(shí)或授權第三方使用時(shí)，能夠有效降低設計復雜性。這種封裝起來(lái)的功能模塊被稱(chēng)作為IP(知識產(chǎn)權)核。

IP核通常分為三類(lèi)：第一類(lèi)是軟核，它用硬件描述語(yǔ)言HDL對功能電路進(jìn)行描述，與制造工藝無(wú)關(guān);第二類(lèi)是硬核，它封裝有完整的生產(chǎn)工藝，可以直接用于生產(chǎn);第三類(lèi)是固核，它介乎于軟核和硬核之間，雖然與工藝相關(guān)，但卻不能直接用于生產(chǎn)。

因為有了IP核，高通、聯(lián)發(fā)科等智能手機芯片廠(chǎng)商或者蘋(píng)果等智能手機廠(chǎng)商就像吃自助餐一樣，從ARM公司以及第三方芯片設計公司那里購買(mǎi)處理器、GPU以及GPS、內存、藍牙等各種IP核的授權，并與自己的IP核一道做到一個(gè)芯片中。

伴隨著(zhù)晶體管集成度的提高，SoC所能整合的系統也日益復雜。如今，進(jìn)入SoC市場(chǎng)的門(mén)檻也不斷提高，如果芯片上不包含嵌入式處理器在內的系統電路，或者不復用IP，或者不采用深亞微米制程，你都不好意思說(shuō)是SoC。

并非都是機遇

SoC的技術(shù)優(yōu)勢是明顯的。多個(gè)芯片整合到一個(gè)芯片中，首先是系統體積的縮小;而各個(gè)功能電路模塊的互聯(lián)從芯片之間變?yōu)樾酒瑑炔?，大大縮短了引線(xiàn)長(cháng)度，從而有效地提升了工作頻率，同時(shí)，芯片之間引線(xiàn)的消除，也有利于顯著(zhù)提高系統的可靠性;此外，單一芯片替代多個(gè)芯片還將有助于降低制造成本和系統功耗。

體積小、功能全、功耗低、成本低、可靠性高、速度快，這些原本都是消費電子廠(chǎng)商刻意追求卻可遇不可求的性能，忽然一夜間讓SoC一下子端到消費電子廠(chǎng)商面前。聯(lián)發(fā)科的崛起就在于采用SoC的方式生產(chǎn)手機套片，從而為國內南方大量不知名的功能手機制造商掃清了手機電路復雜性的障礙，使他們生產(chǎn)的功能手機在可靠性上并不輸給大品牌廠(chǎng)商，而在價(jià)格和滿(mǎn)足諸如4個(gè)喇叭等本地市場(chǎng)需求上比國際廠(chǎng)商更勝一籌。

盡管SoC把整機電路的復雜性屏蔽在單個(gè)芯片中，從而為系統用戶(hù)快速構建產(chǎn)品并推向市場(chǎng)提供了便捷之路。但在SoC芯片設計過(guò)程中已經(jīng)存在著(zhù)來(lái)自技術(shù)和商業(yè)方面的挑戰。

從通用芯片到SoC芯片，從市場(chǎng)上看，就是從市場(chǎng)全面覆蓋到針對特定市場(chǎng)段進(jìn)行優(yōu)化，無(wú)疑，市場(chǎng)細分顆粒度越小，優(yōu)化的性能和功能越好，但市場(chǎng)需求量會(huì )隨細分而遞減，因此需要在細分顆粒度與滿(mǎn)足量產(chǎn)攤薄之間至少取得平衡，才不至于虧本。

此外，芯片廠(chǎng)商從以往通過(guò)系統廠(chǎng)商間接接觸市場(chǎng)變?yōu)橹泵媸袌?chǎng)，由于SoC設計周期的存在，SoC廠(chǎng)商不僅要把握當前市場(chǎng)的需求，更重要的是預測未來(lái)市場(chǎng)的需求，而產(chǎn)品生命周期較短的消費電子市場(chǎng)強化了這一風(fēng)險。整機廠(chǎng)商在SoC設計時(shí)，會(huì )由于對SoC相關(guān)的設計、制造和驗證不熟悉而延宕設計周期，從而在市場(chǎng)上遇到同樣的風(fēng)險。

技術(shù)上的挑戰則分布在SoC的設計、制造、測試和封裝等各個(gè)環(huán)節。此外，SoC的復雜性導致EDA(電子設計自動(dòng)化)開(kāi)發(fā)工具、流片、測試設備等投入的成本較高，從而擋住了一些小的或者新興的芯片設計公司進(jìn)入。