SoC技术及其发展.doc

SoC技术发展mkuizhan@ 软件03（1）班 033150 tongjixianing@ 摘要：本文介绍SoC技术的基本原理与发展过程，对IP芯核的设计理念与相关技术进行了深入探讨，最后针对当前存在的问题进行了讨论与展望。SoC技术是当前研究的一个热点，本文对此作了详尽的分析。 关键词：SoC技术；IP芯核；系统设计；体系结构 引言 纵观半导体产业的发展，基本每隔20年就有一次大的变革。在从60年代开始IC公司从系统公司中分离出来；而从80年代开始的第二次变革ASIC（专用集成电路，使门阵列和标准单元设计技术成熟，从而出现了以FablessI C公司和以加T-为主的Foundry公司：2000年前后，得益于ASIC设计方法实现起来比较困难，于是基于IP复用的设计方法被提出，IP提供商、1回顾了集成电路技术发展的历史。? 年份 1948 - 1950 1961 1966 1971 1980 1990 2000 规模 晶体管 分离元件 SSI MSI LSI VLSI GSI 理论集成度 ? ? 10 - 102 10 - 103 103-105 105 - 108 16*109 每芯片晶体管集成度 1 1 10 103 103 - 2*103 2*103 - 5*105 108 代表产品 ? 二极管 三极管 门电路 触发器 计数器 加法器 8位微 处理器 16位、32位微处理器 SoC高档微处理器 表 1 集成电路技术发展简况 当今，在微电子及其应用领域正在发生一场前所未有的革命性变革，这场变革是由片上系统SoC（System on a Chip）SoC）技术是以超深亚微米VDSM（Very Deep Sub Micron）工艺和知识产权IP（Intellectual Property）核复用（Reuse）技术为支撑。SoC技术是当今超大规模集成电路的发展趋势，也是21世纪集成电路技术的主流，为集成电路产业提供了前所未有的广阔市场和难得的发展机遇。SoC技术应用研究和发展将对经济建设、社会发展、国家安全和经济社会信息化有着重大意义，同时也为微电子应用产品研究开发、生产提供了新型的优秀的技术方法和工具。 SoC设计观念与传统设计观念完全不同。在SoC设计中，设计者面对的不再是电而是能实现设计功能的IP模块库。SoC设计不能一切从头开始，要将设计建IP芯核进行设计重用。建立在IP芯核基础上的系统SoC设计就有被历史淘汰的危险，因此，研究、开发、应用SoC技术对于企业发展具有至关重要的意义。 基本概念及SoC设计流程 系统级集成电路（SoC）的概念一般是指，能在单一硅片上实现信号采集、转换、存储、处理、UO等功能，将数字电路、模拟电路、信号采集和转换电路、存储器、MPU，MCU，DSP等集成在一块芯片上实现一个系统功能;核心Core（比如嵌人式CPU）和若干IP模块组成。 所谓IP（ Intellectual Properties）模块，是指具有知识产权的模块，包括软IP、固化IP和硬IP 3种类型。随着IC的发展和SoC复杂程度的提高，IP己成为SoC设计的技术基础，因此给IP的开发带来巨大的商机，使IP成为了一种商品，IP技术越来越成为IC业界广泛关注的焦点。 SoC系统设计方法对传统的设计方法及EDA工具提出了新的挑战。一方面，由于电路设计复杂程度的增加和市场周期缩短的压力，要求SoC系统设计采用基于IP、重用和模块的设计方法；另一方面，深亚微米技术带来新的可靠性问题和物理特性，使得底层的细节必须引起前所未有的重视。SoC系统设计涉及高层和底层两个方面，通过适当地处理两者的关系，保证高层设计能顺利地连接到底层。 下面简单介绍一下SoC基本设计流程。通常，SoC设计包括系统级设计、电路级设计、物理实现、物理验证及最终验证。SoC设计中的关键环节是IP Core复用技术，完成一个片上系统设计必须要在很大程度上依赖对公司内部或其它公司的已成熟芯核即IP Core设计的复用，片上系统由IPCore的组合将完成50%-90%系统功能，图1是SoC的基本设计流程。 图 1 SoC的设计流程 从图1可以看出IP核设计复用技术对SoC设计的重要性。但是由于缺乏IP设计规范和标准，设计风格的差异导致IP核交流复用的困难和风险，阻碍了SoC的快速发展。而且，在SoC的设计项目中通常包括CPU，DSP等需要软件控制的部分，用通常的硬件描述语言HDL构建、协调及验证这些模块时将遇到巨大的困难和耗费大量的时间。SoC设计概念的出现给电子系统的设计带来诸多优点:芯片级的系统集成带来其体积和功耗小，可靠性、稳定性和抗干扰性大为提高，且信号的传输延迟降低，系统可以运行在更高的频率上，因此，大大缩小了系统尺寸，降低了系统造价，并且