? ? 集(ji)成電路(lu)的(de)發展(zhan)已有40 年的(de)歷史，它一(yi)直遵循(xun)摩爾所指示的(de)規律推進，現已進入深(shen)亞微(wei)米階段(duan)。由(you)于信息市場(chang)的(de)需求和微(wei)電子自身的(de)發展(zhan)，引發了(le)以微(wei)細(xi)加工（集(ji)成電路(lu)特征尺寸不斷(duan)縮小(xiao)）為主要特征的(de)多種工藝集(ji)成技術和面向(xiang)應用的(de)系統級(ji)芯片的(de)發展(zhan)。
? ? 隨著半導體(ti)產業進入超(chao)深亞微(wei)米乃至納(na)米加工時代，在(zai)單(dan)一(yi)集成電(dian)路(lu)芯片上就可以實現一(yi)個復(fu)雜的電(dian)子系(xi)統，諸如(ru)手機芯片、數字電(dian)視芯片、DVD 芯片等。在(zai)未來幾年內(nei)，上億個晶體(ti)管、幾千(qian)萬(wan)個邏輯門都可望在(zai)單(dan)一(yi)芯片上實現。
? ? SoC ( System - on - Chip)設(she)計技術始于20世紀90年代中(zhong)期,隨(sui)著(zhu)半導(dao)體工藝技術的(de)發展, IC設(she)計者能夠將愈(yu)來愈(yu)復雜的(de)功(gong)能集(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)到單硅(gui)片(pian)上, SoC正是(shi)在(zai)集(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)電路(lu)( IC)向集(ji)成(cheng)(cheng)(cheng)系統( IS)轉(zhuan)變的(de)大方(fang)向下產生的(de)。
? ? 1994 年Motorola發(fa)布的(de)Flex Core系統(用來制作基于68000和PowerPC的(de)定制微(wei)處(chu)理器)和1995年LSILogic公司為Sony公司設(she)計(ji)的(de)SoC,可能是基于IP ( Intellectual Property)核(he)完成SoC設(she)計(ji)的(de)最(zui)早報導。
? ? 由于(yu)SoC可以充分(fen)利用已(yi)有的設計(ji)(ji)積累(lei),顯著(zhu)地提(ti)高了ASIC的設計(ji)(ji)能(neng)力,因此(ci)發展(zhan)非常迅速,引起了工業界(jie)和學術界(jie)的關注。
? ? SOC是集(ji)成電路發(fa)展的(de)必(bi)然趨勢(shi)，1. 技術發(fa)展的(de)必(bi)然2. IC 產(chan)業未來的(de)發(fa)展。
? ? SoC的發展趨(qu)勢及存在(zai)問題(ti)
? ? 當前芯片(pian)設(she)計業正面(mian)臨(lin)著(zhu)一(yi)系列的(de)挑(tiao)戰,系統(tong)芯片(pian)SoC已經成為IC設(she)計業界(jie)的(de)焦點(dian), SoC性能(neng)越(yue)來越(yue)強,規模越(yue)來越(yue)大(da)。SoC芯片(pian)的(de)規模一(yi)般遠(yuan)大(da)于普通(tong)的(de)ASIC,同時由于深亞微米工藝帶來的(de)設(she)計困難等(deng),使得SoC設(she)計的(de)復(fu)雜(za)度大(da)大(da)提高。
? ? 在SoC設計(ji)(ji)中,仿(fang)真(zhen)與驗證是SoC設計(ji)(ji)流程中最(zui)復雜、最(zui)耗時的環節,約占整個(ge)芯片開發周(zhou)期的50%～80% ,采用先(xian)進的設計(ji)(ji)與仿(fang)真(zhen)驗證方法成(cheng)(cheng)為(wei)SoC設計(ji)(ji)成(cheng)(cheng)功的關鍵(jian)。
? ? SoC技術(shu)的發(fa)展趨(qu)勢是(shi)基(ji)于(yu)SoC開(kai)(kai)發(fa)平(ping)臺,基(ji)于(yu)平(ping)臺的設計是(shi)一種可以達到(dao)最大程度(du)系統重(zhong)用的面向(xiang)(xiang)集(ji)成的設計方法,分享IP核開(kai)(kai)發(fa)與系統集(ji)成成果,不斷重(zhong)整(zheng)價值(zhi)鏈(lian),在(zai)關注面積、延遲(chi)、功耗的基(ji)礎上,向(xiang)(xiang)成品率(lv)、可靠性、EMI 噪聲、成本、易用性等(deng)轉(zhuan)移,使系統級集(ji)成能力快速發(fa)展。
? ? 當前無論在(zai)國外還是國內,在(zai)SoC設計領域已展開激(ji)烈的競爭。SoC按(an)指令(ling)集來(lai)劃分,主要分x86系(xi)列(如(ru)(ru)SiS550) 、ARM 系(xi)列(如(ru)(ru)OMAP) 、M IPS系(xi)列(如(ru)(ru)Au1500 ) 和類(lei)(lei)指令(ling)系(xi)列(如(ru)(ru)M 3Core)等幾類(lei)(lei),每一(yi)類(lei)(lei)都各有千(qian)秋。
? ? 國(guo)內研制開(kai)發者主要基于(yu)后兩者,如中科院計算所(suo)中科SoC (基于(yu)龍芯(xin)核,兼容M IPSⅢ指令集) 、北大眾志(定(ding)義(yi)(yi)少許特(te)殊指令) 、方舟2號(自定(ding)義(yi)(yi)指令集) 、國(guo)芯(xin)C3 Core (繼承M3 Core)等。
? ? 開發擁有自主知識產(chan)權的(de)處理(li)器核、核心IP和總線架構(gou),同時又(you)保證兼容(rong)性(xing)(集成第三方(fang)IP) ,將使我國SoC發展具有更強的(de)競(jing)爭力,從而帶動(dong)國內IC產(chan)業往(wang)深度、廣度方(fang)向發展。
? ? SoC 技(ji)術現狀及其(qi)挑戰
? ? 當前在微電子及其(qi)應用(yong)領域正在發(fa)生一(yi)場前所未有(you)的(de)變革(ge)，這場變革(ge)是由片上系統(tong)(SoC)技(ji)術(shu)研(yan)究應用(yong)和(he)發(fa)展引起的(de)，從技(ji)術(shu)層面(mian)看，SoC技(ji)術(shu)是超(chao)大(da)規模集成電路發(fa)展的(de)必然趨勢和(he)主流，它以超(chao)深亞微米VDSM(Deep Submicron)工(gong)藝和(he)知識產權IP核復用(yong)技(ji)術(shu)為支撐。
? ? SoC 的由來及(ji)其發展(zhan)
? ? SoC 是20 世紀90 年代出現的概念。隨著時間的不斷推移和SoC 技術的不斷完善，SoC的定義也在不斷的發展和完善。Dataquest定義SOC為'an integrated circuit that contains acompute engine, memory and logicon a single chip'， 即SoC為包含處理器、存儲器和片上邏輯的集成電路。
? ? 這大致反映了1995 年(nian)左右(you)SoC 設(she)計的(de)(de)基本情況。隨著(zhu)RF電路(lu)模塊和(he)數(shu)(shu)模混(hun)合信號模塊集成在單一芯片中，SoC 的(de)(de)定(ding)義在不(bu)斷的(de)(de)完善(shan)，現在的(de)(de)SoC 中包含一個或多(duo)個處(chu)理器、存儲器模擬電路(lu)模塊數(shu)(shu)模混(hun)合信號模塊以及片上可編程邏輯。
? ? 因此，SoC 定義的發展(zhan)和(he)完善過程(cheng)，也大致(zhi)反映SoC 技術在近15 年的發展(zhan)趨勢。
? ? 國內(nei)外SoC 技術的(de)研究及應用現狀(zhuang)
? ? 從應用(yong)(yong)開發(fa)的(de)角度來看(kan)，SoC 的(de)主要含義是(shi)在單芯(xin)片(pian)上集成(cheng)微電子應用(yong)(yong)產品所(suo)需的(de)所(suo)有功能(neng)系統(tong)(tong)。SoC技術研究(jiu)內容包括：開發(fa)工(gong)(gong)具(ju)、IP及其復(fu)用(yong)(yong)技術、可編程系統(tong)(tong)芯(xin)片(pian)、信息產品核心芯(xin)片(pian)開發(fa)和(he)應用(yong)(yong)、SoC設(she)計技術與方法、SoC制造(zao)技術和(he)工(gong)(gong)藝等。
? ?從使用(yong)角度來看，SoC有三種類型(xing)：專(zhuan)用(yong)集成電路ASIC(ApplicaTIon Specific IC)，可編程SoC(System on Programmable Chip)和OEM(Original equipment Manufacturer)型(xing)SoC。
? ? 國際上SoC 應(ying)用設(she)計逐漸從ASIC方向(xiang)向(xiang)可編程SoC方向(xiang)發展。ASIC設(she)計的(de)典型實例(li)主要(yao)包括：1994年(nian)Motolola的(de)FlexCore系統(tong)是(shi)基(ji)于定制的(de) 68000和PowerPC微(wei)處理器(qi)；1995年(nian)LSI Logic為(wei)Sony公(gong)司開發的(de)SoC,它包括一個(ge)1MIPS的(de)微(wei)處理器(qi)，存儲器(qi)和Sony Logic，這已經被廣泛(fan)應(ying)用于Sony PlaystaTIon視頻游戲中；1996年IBM公司制(zhi)造了它的第一款SoC ASIC，該系統包(bao)括PowerPC 401微(wei)處理器(qi)、SRAM存儲器(qi)、高速的模擬存儲器(qi)接口和私有(you)的客戶邏(luo)輯。
? ? 隨著SoC應用的(de)不斷普及，市場需要(yao)更加廣泛的(de)SoC設(she)計(ji)(ji)。SoC提供商不僅必須拓展系(xi)統內部(bu)設(she)計(ji)(ji)能力(li)，而且(qie)要(yao)直接(jie)開發和交付SoC設(she)計(ji)(ji)套件和方(fang)(fang)法(fa)給(gei)客戶。因此，SoC設(she)計(ji)(ji)逐(zhu)漸向可編(bian)程(cheng)SoC方(fang)(fang)向發展。
? ? 中國在高新技(ji)術(shu)研(yan)究發(fa)(fa)展863 計(ji)(ji)劃中，把SoC作為(wei)(wei)微電子重大專項(xiang)列入了(le)2000～2001年度信(xin)息技(ji)術(shu)領域的(de)重大專項(xiang)預(yu)啟動項(xiang)目，并(bing)在IP核的(de)開發(fa)(fa)、軟硬(ying)件(jian)協同(tong)設(she)計(ji)(ji)、IP復用(yong)、 VDSM設(she)計(ji)(ji)、新工藝新器件(jian)等方面布置(zhi)了(le)預(yu)研(yan)性課題，其中IP核的(de)設(she)計(ji)(ji)和制造是SoC技(ji)術(shu)中最為(wei)(wei)關鍵的(de)部分。在中國最適(shi)應SoC技(ji)術(shu)應用(yong)開發(fa)(fa)的(de)SoC類型是可編程SoC技(ji)術(shu)。
? ? 在11/10日，Synopsys公司(si)將(jiang)舉辦一場(chang)有關(guan)(guan)SoC的在線研討會，新思(si)公司(si)的專家將(jiang)重點介(jie)紹高性能計算（HPC）SoC的關(guan)(guan)鍵市場(chang)趨勢(shi)和(he)案例。