SoC 技术及其发展

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

背景

当前在微电子及其应用领域正在发生一场前所未有的变革这场变革是由片上系统SoC 技术研究应用和发展引起的从技术层面看SoC技术是超大规模集成电路发展的必然趋势和主流它以超深亚微米V D S M(Very Deep Submicron)工艺和知识产权IP核复用技术为支撑。

核复用技术为支撑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路芯片；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，要将设计建立在较高的基础之上，利用己有的IP 芯核进行设计重用。建立在IP 芯核基础上的系统级芯片设计技术，使设计方法从传统的电路级设计转向系统级设计。

国内外SoC 技术的研究及应用现状

从应用开发的角度来看SoC 的主要含义是在单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统SoC 技术研究内容包括开发工具IP及其复用技术可编程系统芯片信息产品核心芯片开发和应用SoC 设计技术与方法SoC制造技术和工艺等从使用角度来看SoC 有三种类型专用集成电路ASIC(Application Specific IC)可编SoC(System on Programmable Chip)和O E M ( Original equipment Manufacturer)型SoC。

国际上SoC应用设计逐渐从ASIC方向向可编程SoC 方向发展ASIC 设计的典型实例主要包括1 9 9 4 年Motolola 的FlexCore 系统是基于定制的68000 和PowerPC 微处理器1995年LSI Logic 为Sony 公司开发的SoC,它包括一个1MIPS 的微处理器存储器和Sony Logic 这已经被广泛应用于Sony Playstation视频游戏中1996年I B M 公司制造了它的第一款S o CASIC 该系统包括PowerPC 401 微处理器SRAM 存储器高速的模拟存储器接口和私有的客户逻辑。

随着SoC 应用的不断普及市场需要更加广泛的SoC 设计SoC 提供商不仅必须拓展系统内部设计能力而且要直接开发和交付SoC 设计套件和方法给客户因此SoC 设计逐渐向可编程SoC方向发展。

中国在高新技术研究发展863 计划中把SoC 作为微电子重大专项列入了2000 2001 年度信息技术领域的重大专项预启动项目并在IP 核的开发软硬件协同设计IP 复用VDSM 设计新工艺新器件等方面布置了预研性课题其中IP 核的设计和制造是SoC 技术中最为关键的部分在中国最适应SoC 技术应用开发的SoC 类型是可编程SoC 技术。

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（ I