? ? 集成電路的發(fā)展已有40 年的歷史，它一直遵循摩爾所指示的規(guī)律推進，現(xiàn)已進入深亞微米階段。由于信息市場的需求和微電子自身的發(fā)展，引發(fā)了以微細加工（集成電路特征尺寸不斷縮小）為主要特征的多種工藝集成技術和面向應用的系統(tǒng)級芯片的發(fā)展。
? ? 隨著半導體產(chǎn)業(yè)進入超深亞微米乃至納米加工時代，在單一集成電路芯片上就可以實現(xiàn)一個復雜的電子系統(tǒng)，諸如手機芯片、數(shù)字電視芯片、DVD 芯片等。在未來幾年內(nèi)，上億個晶體管、幾千萬個邏輯門都可望在單一芯片上實現(xiàn)。
? ? SoC ( System - on - Chip)設計技術始于20世紀90年代中期,隨著半導體工藝技術的發(fā)展, IC設計者能夠將愈來愈復雜的功能集成到單硅片上, SoC正是在集成電路( IC)向集成系統(tǒng)( IS)轉變的大方向下產(chǎn)生的。
? ? 1994 年Motorola發(fā)布的Flex Core系統(tǒng)(用來制作基于68000和PowerPC的定制微處理器)和1995年LSILogic公司為Sony公司設計的SoC,可能是基于IP ( Intellectual Property)核完成SoC設計的最早報導。
? ? 由于SoC可以充分利用已有的設計積累,顯著地提高了ASIC的設計能力,因此發(fā)展非常迅速,引起了工業(yè)界和學術界的關注。
? ? SOC是集成電路發(fā)展的必然趨勢，1. 技術發(fā)展的必然2. IC 產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展。
? ? SoC的發(fā)展趨勢及存在問題
? ? 當前芯片設計業(yè)正面臨著一系列的挑戰(zhàn),系統(tǒng)芯片SoC已經(jīng)成為IC設計業(yè)界的焦點, SoC性能越來越強,規(guī)模越來越大。SoC芯片的規(guī)模一般遠大于普通的ASIC,同時由于深亞微米工藝帶來的設計困難等,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、最耗時的環(huán)節(jié),約占整個芯片開發(fā)周期的50%～80% ,采用先進的設計與仿真驗證方法成為SoC設計成功的關鍵。
? ? SoC技術的發(fā)展趨勢是基于SoC開發(fā)平臺,基于平臺的設計是一種可以達到最大程度系統(tǒng)重用的面向集成的設計方法,分享IP核開發(fā)與系統(tǒng)集成成果,不斷重整價值鏈,在關注面積、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(tǒng)級集成能力快速發(fā)展。
? ? 當前無論在國外還是國內(nèi),在SoC設計領域已展開激烈的競爭。SoC按指令集來劃分,主要分x86系列(如SiS550) 、ARM 系列(如OMAP) 、M IPS系列(如Au1500 ) 和類指令系列(如M 3Core)等幾類,每一類都各有千秋。
? ? 國內(nèi)研制開發(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。
? ? 開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的處理器核、核心IP和總線架構,同時又保證兼容性(集成第三方IP) ,將使我國SoC發(fā)展具有更強的競爭力,從而帶動國內(nèi)IC產(chǎn)業(yè)往深度、廣度方向發(fā)展。
? ? SoC 技術現(xiàn)狀及其挑戰(zhàn)
? ? 當前在微電子及其應用領域正在發(fā)生一場前所未有的變革，這場變革是由片上系統(tǒng)(SoC)技術研究應用和發(fā)展引起的，從技術層面看，SoC技術是超大規(guī)模集成電路發(fā)展的必然趨勢和主流，它以超深亞微米VDSM(Deep Submicron)工藝和知識產(chǎn)權IP核復用技術為支撐。
? ? SoC 的由來及其發(fā)展
? ? SoC 是20 世紀90 年代出現(xiàn)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(fā)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 年左右SoC 設計的基本情況。隨著RF電路模塊和數(shù)模混合信號模塊集成在單一芯片中，SoC 的定義在不斷的完善，現(xiàn)在的SoC 中包含一個或多個處理器、存儲器模擬電路模塊數(shù)模混合信號模塊以及片上可編程邏輯。
? ? 因此，SoC 定義的發(fā)展和完善過程，也大致反映SoC 技術在近15 年的發(fā)展趨勢。
? ? 國內(nèi)外SoC 技術的研究及應用現(xiàn)狀
? ? 從應用開發(fā)的角度來看，SoC 的主要含義是在單芯片上集成微電子應用產(chǎn)品所需的所有功能系統(tǒng)。SoC技術研究內(nèi)容包括：開發(fā)工具、IP及其復用技術、可編程系統(tǒng)芯片、信息產(chǎn)品核心芯片開發(fā)和應用、SoC設計技術與方法、SoC制造技術和工藝等。
? ?從使用角度來看，SoC有三種類型：專用集成電路ASIC(ApplicaTIon Specific IC)，可編程SoC(System on Programmable Chip)和OEM(Original equipment Manufacturer)型SoC。
? ? 國際上SoC 應用設計逐漸從ASIC方向向可編程SoC方向發(fā)展。ASIC設計的典型實例主要包括：1994年Motolola的FlexCore系統(tǒng)是基于定制的 68000和PowerPC微處理器；1995年LSI Logic為Sony公司開發(fā)的SoC,它包括一個1MIPS的微處理器，存儲器和Sony Logic，這已經(jīng)被廣泛應用于Sony PlaystaTIon視頻游戲中；1996年IBM公司制造了它的第一款SoC ASIC，該系統(tǒng)包括PowerPC 401微處理器、SRAM存儲器、高速的模擬存儲器接口和私有的客戶邏輯。
? ? 隨著SoC應用的不斷普及，市場需要更加廣泛的SoC設計。SoC提供商不僅必須拓展系統(tǒng)內(nèi)部設計能力，而且要直接開發(fā)和交付SoC設計套件和方法給客戶。因此，SoC設計逐漸向可編程SoC方向發(fā)展。
? ? 中國在高新技術研究發(fā)展863 計劃中，把SoC作為微電子重大專項列入了2000～2001年度信息技術領域的重大專項預啟動項目，并在IP核的開發(fā)、軟硬件協(xié)同設計、IP復用、 VDSM設計、新工藝新器件等方面布置了預研性課題，其中IP核的設計和制造是SoC技術中最為關鍵的部分。在中國最適應SoC技術應用開發(fā)的SoC類型是可編程SoC技術。
? ? 在11/10日，Synopsys公司將舉辦一場有關SoC的在線研討會，新思公司的專家將重點介紹高性能計算（HPC）SoC的關鍵市場趨勢和案例。