ASIC及SOC相关资料归总Word下载.docx

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不断发展的信息市场推动技术的SOC发展。

目前，很多具有中央处理器功能的消费性电子产品，如视频转换器（Set-topbox）、移动电话（mobilephones）和个人数字助理（PDA）等等，都可称之为SOC芯片。

这类产品不仅在市场上占有重要地位，且其销售量还在不断的增长当中，已经越来越成为消费性电子的主流产品。

这类产品对成本与市场价格相当敏感，因此，业者的竞争力便来自于谁能更好的控制成本。

由于在一个芯片中集成了多种不同的功能模块，SOC技术的发展为降低这类消费性电子产品的成本提供了机会。

SOC不但集成度高，更重要的是具有应用领域的行为和功能特征，具有更多的应用专业知识含量，使整机成本和体积以及功耗都大大降低，加快了整机系统更新换代的速度，SOC推动了通信、电脑、电子设备和消费电子产品朝轻、薄、短和低功耗方向发展，带动电子信息产业的新变革。

SOC与单功能芯片相比有如下特点：

1．扩展了芯片功能，从单一功能增加到多种功能，如一般移动电话由RF/IF信号处理电路和基频信号处理电路两大部分组成，目前上市的移动电话用IC由2-4块组成，1998年日本富士通公司利用CMOS工艺推出单芯片移动电话用IC。

这样，在单芯片上可实现天线切换、锁相回路（PLL）、本地振荡、解调变处理、调变处理和帧处理等功能。

2．提高芯片性能指标，SOC是从整个系统的角度进行设计，在相同的工艺条件下可实现更高性能的系统指标，如利用0135E.w工艺，采用SOC设计方法，在相同的系统复杂性和处理速率下，相当于采用011Eun工艺制造的IC所实现的同样系统的性能。

同时，采用SOC设计方法完成同样功能所需的晶体管数目可降低2-3个数量级。

3．减少芯片体积，降低所占的印制电路板（PCB）空间，一个芯片集成一个系统，相当于一个部件或一部整机，势必减少整机的体积。

如DVD用芯片，目前为第三代LSI芯片，由3块芯片组成，不久将推出第四代LSI芯片，由2块芯片组成，一块为前端电路，另一块为后端电路。

4．降低芯片功耗，提高抗电磁干扰和系统可靠性。

如日本日立公司HG73M系列SOC，它集成SH3型SPUCore、高速逻辑电路和高密度DRAM等，其数据传输速率比采用外部DRAM系统高10-100倍，其功能仅为原来的1/10-1/20。

而且降低了芯片的综合成本，SOC要集成多种功能的IC，若靠一个公司从头做起，要花费很大的代价，浪费很多的时间，并且一个公司也不可能做好全部的事情，因为每个公司都有自己的关键技术，都有自己的知识产权（IP:

Intellect让用户参与设计，这样设计出来的芯片上市最快、最受用户欢迎也最容易占领市场。

5．SOC为实现许多复杂的信号处理和信息加工提供了新的思路和方法。

SOC除了片内包含大量的电子系统电路资源、具有用户可编程的能力外，还具有将器件插在系统内或电路板上就能对其进行编程或再编程的能力。

这种现场可编程和资源重复配置技术为设计者进行电子系统设计和开发提供了可利用的最新手段。

采用片内可再编程技术，使得片上系统内硬件的功能可以像软件一样通过编程来配置，从而可以实时地进行灵活而方便的更改和开发，甚至可以在系统运行过程中进行再配置，使相同的硬件可以按不同时段实现不同的功能，提高了系统的效率。

这种全新的系统设计概念，使新一代的SOC具有极强的灵活性和适应性。

它不仅使电子系统的设计和开发以及产品性能的改进和扩充变得十分简易和方便，而且使电子系统具有适应多功能的能力。

要缩短设计周期，必须向公司购买IP，可减少重复劳动，提高效率，节约开支，降低成本。

由于采用SOC，可减少外围电路芯片，也降低了整机的成本。

二、SOC芯片技术的发展趋势

随着电子技术开发应用对集成电路IC需求量的扩大和半导体工艺水平的不断进步，超大规模集成电路VLSI技术迅猛发展。

当前的半导体工艺水平己经达到了亚微米水平并正在向50nm以下发展，器件特征尺寸越来越小，芯片集成规模越来越大，数百万门级电路可以集成在一个芯片上，芯片尺寸已从逻辑限制变为焊盘限制，我们必须找到与常规集成电路设计思想不同的设计方式，它就是新世纪IC设计的主流技术。

SOC是微电子设计领域的一场革命，从整个系统的角度出发，把智能核、信息处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个或少数几个芯片上完成整个系统的功能，既我们可以把越来越多的电路设计在同一个芯片中，这里面可能包含有中央处理器（CPU），嵌入式内存（Embeddedmemory）、数字信号处理器（DSP）、数字功能模块（Digitalfunction）、模拟功能模块（Analogfunction）、模拟数字转换器（A/DC,D/AC）以及各种外围配置（USB,MPEG）等等，这是新发展的SOC技术。

SOC技术的研究、应用和发展是微电子技术发展的一个新的里程碑。

SOC能提供更好的性能、更低的功耗、更小的印制板.空间和更低的成本，带来了电子系统设计与应用的革命性新变革，可广泛应用于移动电话、硬盘驱动器、个人数字助理和手持电子产品、消费性电子产品等。

SOC是21世纪电子系统开发应用的新平台。

从应用角度划分SOC有三种类型:

专用集成电路型SOC、可编程SOC和OEM型SOC。

目前己有几家供应商能够提供可编程SOC，其中最为著名的有Atmel.Xilinx和Altera三家公司。

从全球市场发展趋势来看，从1995年开始，SOC在集成电路市场中所占比例正在稳步增长，到2007年将接近四分之一。

SOC的增长速度也一直高于集成电路平均增长速度。

SOC的应用市场，通信与消费类产品稳居前两位，随后依次为数据处理，和汽车电子。

因此，如何根据市场的需求，从应用出发，推导出集成电路产品的设计规格，确定设计要求是我们需要解决的重要问题。

三、SOC芯片技术的关键技术

（一）SOC设计基础是IP核复用，有效地复用IP核成为SOC发展的关键技术之一。

建立IP核标准及发布IP核的基础设施，使IP核获取渠道畅通。

一个SOC芯片可能包含上百个IP核，没有一家公司或企业可以完全拥有所需要的IP，为适应上市时间的要求，从外界获得IP核已经成为当务之急，如果这样的渠道不畅通，IP核用户不能及时得到他所需要的IP，势必成为阻碍SOC工业发展的瓶颈。

解决这一问题的办法就是建立IP核标准及发布IP核的基础设施。

虚拟元件交易门户VCX（VirtualComponentExchange）、虚拟元件交易门户D&

R（Design&

Reuse）等是从事IP电子商务的组织，使IP核的交易在一种有效的、国际化、开放的市场基础设施内进行，从而提高IP的交易效率促进远程IP的采购与销售，并为IP的交易提供法律和业务方面的服务。

（二）SOC对EDA提出更高的要求，建立可重构SOC创新开发平台与设计工具研究。

随着微电子集成度的提高，SOC对EDA提出更高更苛刻的要求，从目前来说，满足SOC设计软件开发已经成为当前EDA行业的一个主要研究课题。

这个问题不难理解，因为EDA技术是受需求驱动而发展的，总体来说，EDA产品总是要落后同一时代的尖端设计需求。

随着信息技术的发展，EDA技术必然吸收信息技术的营养，从而突破设计上的时空限制，完善软、硬件协同设计技术SOC的设计流程比传统的IC设计复杂得多，需要的工具和语言也更加多样化。

一个统一的多用途语言就可减少这种麻烦，在设计流程中一个部分的代码可在另一个部分复用，这就可以加速SOC的设计过程，并减少出错的可能。

3．SOC对算法和内部电路系统结构提出更高的要求。

在新一代SOC设计领域，需要重点突破和创新的问题还包括实现系统功能的算法和内部电路系统结构二个方面。

纵观微电子技术的发展史，每一种算法的提出都会引起一场变革。

例如维特比算法、小波变换等技术都对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用。

目前神经网络、模糊系统理论正在发展。

利用新理论构造新的算法是今后片上系统SOC设计领域的重要研究课题之一。

在电路系统结构方面，由于射频、存储器件加入到SOC，使得SOC的电路系统结构和工艺已经不是传统的结构。

因此需要发展更灵巧的新型电路结构。

为实现粘连逻辑，需要对新的逻辑阵列技术做系统、深入的研究。

四、SOC芯片技术的新发展

为了提高系统性能、降低功耗，SOC产品目前正在大行其道，但芯片体积和开发成本却遇到了强大的障碍。

一些半导体供应商正在考虑一项新的技术SIP（Systeminapackage），希望能取代倍受争议的SOC产品。

SIP技术是将多个IC以及所需的分立和无源器件集成在一个封装内，形成的模块化标准产品可以像普通的器件一样在电路板上进行组装。

在SOC产品中只有一个小片（die），SIP则包括多个堆叠在一起的小片，或将多个stacks整合在同一个衬底（substrate）上。

这种高密度的封装技术与传统的采用分立和无源器件的设计相比，可显著改善性能，有些专家甚至预计，系统性能的改善程度会超过SOC产品。

在多媒体和其他一些对于数据速率要求很高的应用中，存储带宽是一个关键的指标，PCB上铜互连往往对于数据的传输形成阻碍，而不同的是，SIP可提供高密度的数据通道，即单位板面积的数据通道更多。

另外，目前市场火热的手机等混合信号产品，需要数字、模拟和RF技术彼此之间可靠地无缝连接，但现实是，敏感的RF部分更加容易受到数字部分的电磁干扰SOC产品中各个电路部分是在同一衬底，由于辐射等原因形成衬底祸合，需要更加可靠的设计技术和滤波技术。

而SIP则通过将RF和其他电路进行分离，在各个不同的电路部分形成一个物理隔层，最大程度地减少彼此之间的电磁干扰。

可见SIP综合了现有的芯核资源和半导体生产工艺的优势，克服了SOC中诸如工艺兼容、信号混合、噪声干扰等难题，故在系统集成领域的应用前景无可限量。

首先，在SOC芯片的网络计算方面，技术不断发展进步。

在网络/计算应用中，往往要求存储器与专用芯片集成，例如PC中的图形模量设置典型地包含控制IC和两个SDRAM。

利用高密度衬底以SIP形式集成ASIC和存储器可以节省成本，因为SIP减少了母板布线的层数和复杂性，同时也提高了母板的空间利用率，在有限的空间中集成更多的功能块。

其次，SOC芯片的射频和无线方面最主要的应用是无线通讯的工具——手机。

对于手机产业来说，更轻、更薄、功能更全面是其发展的方向，同时更高的性价比和更短的开发周期是其具备市场竞争力的基础。

SIP以其设计周期短、功能增减灵活方便等优势而成为射频/无线领域的新技术。

再次，基于平台的SOC设计技术和SIP的重用技术是SOC产品开发的核心技术，是未来世界集成电路技术的制高点。

项目主要内容包括：

嵌入式CPU、DSP、存储器、可编程器件及内部总线的SOC设计平台；

集成电路IP的标准、接口、评测、交易及管理技术；

嵌入式CPII主频达1GHz，并有相应的协处理器;

在信息安全、音视频处理上有1012种平台；

集成电路IP数量达100种以上等。

另外，在SOC芯片技术的传感器发展方面。

微型传感器技术近年来发展迅速，应用领域不断拓展，例如生物医学传感器、图像传感器、MEMS传感器等，同时传感器正被逐步集成于手机等袖珍器件中。

在这些应用中，小体积、低成本、易于集成是成功实现系统集成的关键，而SIP技术不仅可以实现混合器件、混合信号的集成，而且具备系统体积小、设计灵活、花费少的特点，是实现微型传感器的有力手段之一。

　　对生命周期相对较长的产品来说，SoC将继续作为许多产品的核心；

而若