SoC 简介SOC1

### SoC 简介SOC1 #### 1.1 SoC 概述 ##### 1.1.1 SoC 的定义与起源 SoC（System on Chip，片上系统）这一概念最早出现于20世纪90年代中期，它是随着嵌入式系统技术的快速发展而兴起的一种新技术。SoC 技术的核心思想是在单一芯片上集成多种功能模块，从而实现高度集成化的系统。从狭义上理解，SoC 可以被称为“系统集成芯片”，即在一个芯片上实现了信号采集、转换、存储、处理和 I/O 等多种功能，并包含了嵌入式软件及整个系统的全部内容；而从广义的角度来看，SoC 是一种设计技术，它可以实现从确定系统功能开始，到软硬件划分，并最终完成设计的整个过程。 早在1994年，MOTOROLA 公司发布的 FlexCoreTM 系统，便是用于制作基于 68000TM 和 PowerPCTM 的定制微处理器的一个例子。1995年，LSI Logic 公司为 SONY 公司设计的 SoC，可能是最早报道的基于 IP（Intellectual Property）核的 SoC 设计案例。SoC 技术之所以能够迅速发展，关键在于它能够充分利用现有的设计资源，显著提高设计效率。 ##### 1.1.2 市场和技术层面的需求 **市场层面：** 随着市场需求的不断变化，人们对集成系统的需求也在不断提高。无论是计算机、通信、消费类电子产品还是军事领域，都需要高性能的集成电路。例如，在军舰、战车、飞机、导弹和航天器中，集成电路的成本分别占到了总成本的 22%、24%、33%、45% 和 66%。随着通信行业的迅猛发展和信息家电的迅速普及，集成电路厂商不得不不断发展新的 IC 品种，扩大 IC 规模，增强 IC 性能，提高上市时间，同时也需要实现品种的通用性和标准化以降低生产成本。 据预测，SoC 销售额将从 2002 年的 136 亿美元增长到 2007 年的 347 亿美元，年增长率超过 20%。 **技术层面：** 1. **微电子技术的创新与发展：** 随着大规模集成电路集成度和工艺水平的不断提高，从亚微米 (0.5 至 1 微米) 进入到深亚微米 (小于 0.5 微米) 和超深亚微米 (小于 0.25 微米)，使得将微处理器、存储器、DSP 和各种接口集成到一块芯片中成为可能。 2. **计算机性能的提升：** 计算机性能的大幅提高为复杂算法的实现提供了物理基础，也为嵌入式系统的辅助设计提供了支持。 3. **EDA 工具的发展：** EDA (Electronic Design Automation) 综合开发工具的自动化和智能化程度不断提高，为嵌入式系统设计提供了一体化的开发集成环境。 4. **硬件描述语言的发展：** HDL (Hardware Description Language) 如 VHDL、Verilog HDL 和 AHDL 等的发展为电子系统设计提供了工作媒介。 ##### 1.1.3 IP 复用技术 SoC 的设计基础是 IP（Intellectual Property）复用技术。为了加快 SoC 芯片设计的速度，人们将已有的 IC 电路以模块的形式在 SoC 芯片设计中调用，从而简化芯片的设计，缩短设计时间，提高设计效率。IP 模块可以根据其形式分为： 1. **软 IP 核 (Soft IP Core)：** 主要是基于 IP 模块功能的描述，通常以 HDL 文档的形式提交给用户，文档中一般包括逻辑描述、网表等。 2. **固 IP 核 (Firm IP Core)：** 经过部分合成的 IP 核，比软 IP 核更接近于物理实现，但仍保留一定的灵活性。 3. **硬 IP 核 (Hard IP Core)：** 完全物理实现的 IP 核，可以直接用于芯片制造，无需进一步的综合或布局布线。 IP 核的复用技术不仅能够减少设计时间和成本，还能够确保设计的质量和可靠性，对于 SoC 设计而言至关重要。 SoC 技术作为一种集成度极高的系统设计方法，不仅满足了市场对于高性能、低成本、小型化系统的需求，而且也是当前微电子技术发展的必然趋势之一。随着相关技术的不断发展和完善，SoC 在未来将在更多领域发挥重要作用。