微电子学概论--Chap08.ppt

SOC的定义 一般认为，如果一个集成电路芯片具有如下特征的话，即可称其为SOC，这些特征是： 采用超深亚微米工艺技术实现复杂系统功能的VLSI； 使用一个或多个嵌入式处理器或数字信号处理器（DSP）； 具备外部对芯片进行编程的功能； 主要采用第三方的IP（Intellectual Property）核进行设计。 SOC的设计概念 SOC的设计理念与传统IC不同。 SOC把系统的处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直到器件的设计紧密结合，在一个或若干个单片上完成整个系统的功能。与普通IC的设计不同，SOC的设计以IP核为基础，以硬件描述语言为系统功能的主要描述手段，借助于以计算机为平台的EDA工具进行。SOC的出现是电子设计领域的一场革命。如果说在上个世纪，电子系统的设计主要是在PCB层次上将各种元器件合理连接，那么进入本世纪后，电子系统的设计将主要是以HDPLD或ASIC为物理载体的系统级芯片的设计，它对电子信息产业的影响将不亚于20世纪60年代集成电路的出现所产生的影响。 微电子技术的加工 　　　　　　　　　　　　 　　　 　 　 　　　 电子设计自动化技术和硬件描述语言 电子设计自动化（EDA）技术发展概述 Top-Down设计方法 自顶向下（Top-Down)设计方法和自底向上（Bottom-Up) 设计方法 Top-Down 硬件描述语言 硬件描述语言有多种，应用比较普遍的有美国国防部提出的VHDL，Candence公司开发的Verilog HDL，Menter Graphics开发的BLM硬件描述语言，DATA I/O公司开发的ABEL硬件描述语言等。目前已成为国际标准的硬件描述语言只有两种，即VHDL和 Verilog HDL。 VHDL的英文全名是Very high speed integrated circuit Hardware Description Language，即超高速集成电路硬件描述语言，是美国国防部为支持超高速集成电路（Very High Speed Integrated Circuits，简记为VHSIC）项目的研发于二十世纪八十年代初提出的，其目的是为了在各个开发商之间统一设计标准，便于资源共享。 1986年，IEEE标准化组织开始审订VHDL，并于1987年12月通过标准审查，宣布实施，即IEEE STD 1076-1987[LRM87]。1993年VHDL作了修订，形成了新的标准，即IEEE STD 1076-1993[LRM93]，本书所采用的VHDL语言即这个标准。 第八章 系统芯片（SOC） 快！快！！快！！！ 新技术应用的速度加快 对设计周期的压力！ 0 5 10 15 20 Years DVD Cellular PC VCR Cable TV Color TV BW TV VCD iPad 产品达到第一个百万台销量的时间 28Days 2010年Apple收购了芯片设计公司Intrinsity; 2008年Apple斥资2.78亿美元收购了芯片设计公司 P.A.Semi。 A5芯片外观 A5版图 Iphone4S NOKIA5230 Soc的产生背景 电子产品的低功耗 较短的芯片研发周期 芯片功能的多样化需求 传统芯片设计的不稳定性 电子产品的小型化，微型化发展 芯片的特征尺寸不断减小，集成度变高 Soc的概念和特点 Soc的概念 Soc（System-on-Chip）:顾名思义,就是将一个系统的多个部分集成在一个芯片上能够完成某种完整电子系统功能的芯片，也称为System LSI。 Soc的特点 实现复杂系统功能的VLSI； 采用超深亚微米工艺技术； 使用一个以上嵌入式CPU/数字信号处理器（DSP）； 外部可以对芯片进行编程； Soc芯片制作过程 * module NAND input A,B; output Z; if (A != B) Z = 1; else Z = 0; end if; end module; 架构、算法 工艺 SiP Soc的三大设计技术 1）软硬件协同设计: 软硬件协同设计是指对系统中的软硬件部分使用统一描述和工具进行集成开发,可完成全系统的设计验证并跨越软硬件界面进行系统优化。 2）IP设计和复用技术:系统中有些模块直接用现成的IP来实现，不必所有模块都从头设计，采用IP核进行系统设计，可以大大缩短产品设计时间，减小风险。 3）超深亚微米(VDSM)设计技术:超深亚微米集成电路和微机电系统的膜/基和多层异质膜结构及内导线结构，所用材料尺度逐渐由微米级减小到亚微米甚至纳米级。