SOC论文

数模(SoC)基本特征与设计方法 院（系）名称 电子信息工程学院 班级 SY12021 学生姓名 白会新 学号 SY1202101     2012年11月 数模（SOC）基本特征与设计方法 SoC的定义多种多样，由于其内涵丰富、应用范围广，因而很难给出准确定义。一般说来，SoC称为系统及芯片。从某种角度来讲，它是一个产品，是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ；从另外一个角度讲，它又是一种技术，用以实现从确定系统功能开始，到软、硬件划分，并完成设计的整个过程。国内外学术界一般倾向将SoC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器（或片外存储控制接口）集成在一起的单一芯片，它通常是客户定制的，或是面向特定用途的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 产品。 要研究SoC的设计方法，首先必须要明确SoC的基本特性。在经过多年的争论之后，专家们最终就SoC的定义达成了比较一致的意见。这个定义虽然在形式上不那么严格，但是明确了SoC的内涵和表征。依照通用层面上的定义，SoC应具备如下特性：实现复杂系统功能的VLSI、采用超深亚微米工艺技术、使用一个或数个嵌入式CPU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核进行设计。SoC的主要特征可归纳为：高性能、低功耗、体积小、重量轻、成本低，其具有以下几方面的优势： （1）降低耗电量：随电子产品向小型化、便携化发展，对其省点需求将限幅提升，由于SoC产品多采用内部讯号的传输，可以大幅降低功耗； （2）减小体积：数颗IC整合为一颗SoC后，可以有效缩小电路板上占用的面积，进而达到重量轻、体积小的特色； （3）丰富系统功能：随微电子技术发展，在相同的内部空间内，SoC可整合更多的功能元件和组件，进而丰富系统功能； （4）提高速度：随着芯片内部信号传递距离的缩短，信号的传输效率将提升，而使产品性能有所提高； （5）节省成本：理论上，IP模块的出现可以减少研发成本，降低研发时间，适度节省成本。不过，在实际应用中，由于芯片结构的复杂性增强，也有可能导致测试成本增加及生产成品率下降。 虽然，使用基于IP模块的设计方法可以简化系统设计，缩短设计时间，但随着SoC复杂性的提高和设计周期的进一步缩短，也为IP模块的重用带来了许多问题： （1）要将IP模块集成到SoC中，要求设计者完全理解复杂IP模块的功能、接口和电气特性，如微处理器、存储器控制器、总线仲裁器等； （2）随着系统复杂性的提高，要得到完全吻合的时序也越来越困难。即使每个IP模块的布局是预先定义的，但把它们集成在一起仍会产生一些不可预见的问题，如噪声，这些对系统的性能都有很大的影响。 SoC这样的特征决定了SoC的设计必须采用与现在的集成电路设计十分不同的方法： 首先，一个SoC必须是实现复杂功能的VLSI，它的规模决定了芯片的设计不仅需要设计者具备集成电路的知识，更要具备系统的知识，也要对芯片的应用有很透彻的了解。显然，这对设计者的知识结构提出了很高的要求。而在众多的困难当中，知识结构的改进似乎是最困难的； 其次，深亚微米工艺提出的诸多挑战至今尚未得到彻底的解决，互联延迟主导系统性能的问题随着工艺技术的不断进步将变得越来越突出。在人们彻底实现从面向逻辑的设计方法向面向互连的设计方法的转变之前，这个问题将一直存在，并将长期困扰整个集成电路设计业； 第三，单个芯片要处理的信息量和信息复杂度要求芯片必须具备强大的数据处理能力，嵌入式CPU或DSP的使用将是SoC的一个重要标志。事实上，一个芯片上集成一个或多个微处理器已完成复杂的系统功能，在今天的集成电路设计中已不少见； 第四，既然采用了嵌入式的CPU或DSP，芯片自然也就具备了可编程能力。对于大多数专用集成电路，由于其功能相对比较简单，应用范围也比较窄，它们虽然采用了内嵌入CPU或者DSP，在大多数情况下还是将所需的软件固化在芯片中。但是，对于未来的SoC，由于其功能非常复杂，应用时会由于各种原因使原来的设计与实现应用有些差异，需要做必要的修改或变动以适应应用环境。采用外部对其编程的方式显然是一种比较明智的做法。允许外部对芯片进行编程的另外一个考虑是随着芯片规模的不断扩大，开发一个SoC不仅需要克服众多的技术难题，而且开发成本也将越来越高，有能力进行SoC设计的商家也将逐渐集中到那些有比较强的技术和经济实力的单位，显然如果能够提供可由用户自己进行功能配置的SoC，将大大减少应用风险，并进一步促进SoC的推广应用； 最后，采用第三方的IP核是SoC设计的必然。高度复杂的系统功能和越来越高新的产品打入市场的时间要求不允许芯片设计者一切从零开始，必须借鉴和使用已经成熟的设计为自己的产品开发服务。事实上，今天的集成电路已经开始越来越多的使用IP核来进行设计。 这样，就产生了SoC设计方法中的关键技术： （1） IP核复用技术 SoC是许多嵌入式IP核的集成利用。IP核可以缩短系统及芯片的开发时间，缓解设计能力与IC制造者的矛盾，降低产品开发的成本。基于IP核复用技术的设计方法将会提高SoC的开发效率，并逐渐成为一种主流方法。所以有许多IP核亟待研究开发，例如Contmller技术、DSP技术、Bus技术以及Memory技术等。IP核不仅仅是数字IP核，还包括模拟IP核。模拟IP核通常还含有电容、电感等。 （2） 深亚微米的设计仿真技术 随着工艺加工线宽的不断减小，出现了一些新的失效机理，如：电迁移、电磁兼容、信号完整性以及功耗等，原来可以忽略的因素，此时变得不可忽略，这给电路的设计与仿真带来了新的挑战。用传统工艺可以忽略器件模型的二级、三级效应，在深亚微米设计模拟仿真时必须加以考虑，线与线、器件与器件间的相互影响将变得不可忽略。 （3） 软硬件协同设计技术 软硬件协同设计是硬件结构和在硬件上的软件执行协同设计的设计方法学。协同设计的目标是发展自定义多路处理器，它可能包括一个或多个CPU，还包括硬件特定功能单元。除了自定义多路处理器之外，还有有效使用这个多路处理器的自定义软件。软硬件协同仿真在仿真系统中也使用了特殊工艺，包括在CPU上的软件执行和硬件导线逻辑协同仿真，这是一个巨大的挑战，因为仿真的不同部分在不同速率下运行的高级模型必须被应用于软件以达到合理的仿真速度，同时更加细节化的仿真算法必须经常用于特定功能单元去给出所需的精度，以保证系统的正当操作。软硬件协同综合了硬件布局手段和在这个高级描述的硬件上执行的软件。协同综合的目标是综合满足性能或其他目的的一个执行，同时又使制造成本最低化，还要考虑允许更为强大的折衷设计的硬件和软件结构。 （4）低噪声设计及隔离技术 随着电路工作频率及集成度的提高，噪声的影响将会变得越来越严重。所以降噪技术和隔离技术就变得十分重要。对于一些要求较高的电路，用PN结隔离和挖槽隔离还不能达到要求，作为过渡，目前提出了SIP电路（Svin Package），即封装在一起，多片集成为系统级功能电路。 SoC的基本设计 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 如图1： 图1  SOC的基本设计流程图 集成电路的发展已有很多年的历史，它一直遵循着摩尔所指示的规律推进，现已进入深亚微米阶段。由于信息市场的需求和微电子自身的发展，引发了以细微加工（集成电路特征尺寸）为主要特征的多种工艺集成技术和面向应用的系统级芯片的发展。随着半导体产业进入超深亚微米乃至纳米加工时代，在单一集成电路芯片上就可以实现一个复杂的电子系统，诸如手机芯片、数字电视芯片、DVD芯片等。在未来几年内，上亿个晶体管、几千万个逻辑门都可望在单一芯片上实现。SoC设计技术正是在集成电路向集成系统转变的大方向下产生的。由于SoC可以充分利用已有的设计积累，其显著的提高了ASIC的设计能力，因此发展非常迅速，引起了工业界和学术界的广泛关注。当前芯片设计业正面临着一系列的挑战，系统芯片SoC已经成为IC设计业界的焦点，SoC性能越来越强，规模也越来越大。但SoC芯片的规模一般远大于普通的ASIC，同时由于深亚微米工艺带来的设计困难等，使得SoC设计的复杂度大大提高。在SoC设计中，仿真与验证是SoC设计流程中最复杂、最耗时的环节，约占整个芯片开发周期的50%～80%，采用先进的设计与仿真验证方法成为SoC设计成功的关键。同时，SoC技术仍然存在如互连性能的空缺、功率损耗、SoC的功率预测和最优化、信号完整性等问题等待解决。当前，SoC技术的发展趋势是基于SoC开发平台，基于平台的设计是一种可以达到最大程度系统重用的面向集成的设计方法，分享IP核开发与系统集成成果，不断重整价值链，在关注面积、延迟、功耗的基础上，向成品率、可靠性、EMI噪声、成本、易用性等转移，使系统级集成能力快速发展。