什么是soc芯片

SoC（System on Chip）。SoC是在一個(gè)芯片上由于廣泛使用預定制模塊IP而得以快速開(kāi)發(fā)的集成電路。

SoC定義

　　SoC的定義多種多樣,由于其內涵豐富、應用范圍廣,很難給出準確定義。一般說(shuō)來(lái), SoC稱(chēng)為系統級芯片,也有稱(chēng)片上系統,意指它是一個(gè)產(chǎn)品,是一個(gè)有專(zhuān)用目標的集成電路,其中包含完整系統并有嵌入軟件的全部?jì)热?。同時(shí)它又是一種技術(shù),用以實(shí)現從確定系統功能開(kāi)始,到軟/硬件劃分,并完成設計的整個(gè)過(guò)程。從狹義角度講,它是信息系統核心的芯片集成,是將系統關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上;從廣義角度講, SoC是一個(gè)微小型系統,如果說(shuō)中央處理器(CPU)是大腦,那么SoC就是包括大腦、心臟、眼睛和手的系統。國內外學(xué)術(shù)界一般傾向將SoC定義為將微處理器、模擬IP核、數字IP核和存儲器(或片外存儲控制接口)集成在單一芯片上,它通常是客戶(hù)定制的,或是面向特定用途的標準產(chǎn)品。

　　SoC定義的基本內容主要表現在兩方面:其一是它的構成,其二是它形成過(guò)程。系統級芯片的構成可以是系統級芯片控制邏輯模塊、微處理器/微控制器CPU 內核模塊、數字信號處理器DSP模塊、嵌入的存儲器模塊、和外部進(jìn)行通訊的接口模塊、含有ADC /DAC 的模擬前端模塊、電源提供和功耗管理模塊,對于一個(gè)無(wú)線(xiàn)SoC還有射頻前端模塊、用戶(hù)定義邏輯(它可以由FPGA 或ASIC實(shí)現)以及微電子機械模塊,更重要的是一個(gè)SoC 芯片內嵌有基本軟件(RDOS或COS以及其他應用軟件)模塊或可載入的用戶(hù)軟件等。系統級芯片形成或產(chǎn)生過(guò)程包含以下三個(gè)方面:

1) 基于單片集成系統的軟硬件協(xié)同設計和驗證;

2) 再利用邏輯面積技術(shù)使用和產(chǎn)能占有比例有效提高即開(kāi)發(fā)和研究IP核生成及復用技術(shù),特別是大容量的存儲模塊嵌入的重復應用等;

3) 超深亞微米(UDSM) 、納米集成電路的設計理論和技術(shù)。

SoC設計的關(guān)鍵技術(shù)

　　具體地說(shuō), SoC設計的關(guān)鍵技術(shù)主要包括總線(xiàn)架構技術(shù)、IP核可復用技術(shù)、軟硬件協(xié)同設計技術(shù)、SoC驗證技術(shù)、可測性設計技術(shù)、低功耗設計技術(shù)、超深亞微米電路實(shí)現技術(shù)等,此外還要做嵌入式軟件移植、開(kāi)發(fā)研究,是一門(mén)跨學(xué)科的新興研究領(lǐng)域。圖1是SoC設計流程的一個(gè)簡(jiǎn)單示意圖。

SoC的發(fā)展趨勢及存在問(wèn)題

　　當前芯片設計業(yè)正面臨著(zhù)一系列的挑戰,系統芯片SoC已經(jīng)成為IC設計業(yè)界的焦點(diǎn), SoC性能越來(lái)越強,規模越來(lái)越大。SoC芯片的規模一般遠大于普通的ASIC,同時(shí)由于深亞微米工藝帶來(lái)的設計困難等,使得SoC設計的復雜度大大提高。在SoC設計中,仿真與驗證是SoC設計流程中最復雜、最耗時(shí)的環(huán)節,約占整個(gè)芯片開(kāi)發(fā)周期的50%～80% ,采用先進(jìn)的設計與仿真驗證方法成為SoC設計成功的關(guān)鍵。SoC技術(shù)的發(fā)展趨勢是基于SoC開(kāi)發(fā)平臺,基于平臺的設計是一種可以達到最大程度系統重用的面向集成的設計方法,分享IP核開(kāi)發(fā)與系統集成成果,不斷重整價(jià)值鏈,在關(guān)注面積、延遲、功耗的基礎上,向成品率、可靠性、EMI 噪聲、成本、易用性等轉移,使系統級集成能力快速發(fā)展。

　　當前無(wú)論在國外還是國內,在SoC設計領(lǐng)域已展開(kāi)激烈的競爭。SoC按指令集來(lái)劃分,主要分x86系列(如SiS550) 、ARM 系列(如OMAP) 、M IPS系列(如Au1500 ) 和類(lèi)指令系列(如M 3Core)等幾類(lèi),每一類(lèi)都各有千秋。國內研制開(kāi)發(fā)者主要基于后兩者,如中科院計算所中科SoC (基于龍芯核,兼容M IPSⅢ指令集) 、北大眾志(定義少許特殊指令) 、方舟2號(自定義指令集) 、國芯C3 Core (繼承M3 Core)等。開(kāi)發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的處理器核、核心IP和總線(xiàn)架構,同時(shí)又保證兼容性(集成第三方IP) ,將使我國SoC發(fā)展具有更強的競爭力,從而帶動(dòng)國內IC產(chǎn)業(yè)往深度、廣度方向發(fā)展。