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1SoC技術及其開展張海旻 詹明魁 張夏寧軟件03〔2〕班033191摘要：本文介紹SoC技術的根本原理與開展過程，對IP芯核的設計理念與相關技術進行了深入探討，最后針對當前存在的問題進行了討論與展望。SoC技術是當前研究的一個熱點，本文對此作了詳盡的分析。關鍵詞：SoC技術；IP芯核；系統(tǒng)設計；體系結構引言縱觀半導體產業(yè)的開展，根本每隔20年就有一次大的變革。在從60年代開始的第一次變革中，IC公司從系統(tǒng)公司中別離出來；而從80年代開始的第二次變革誕生了ASIC〔專用集成電路〕，使門陣列和標準單元設計技術成熟，從而出現了以設計為主的FablessIC公司和以加T-為主的Foundry公司：2000年前后，得益于半導體工藝技術的不斷開展，可集成的晶體管數目可到達一千萬個，采用一般的ASIC設計方法實現起來比擬困難，于是基于IP復用的設計方法被提出，IP提供商、芯片協(xié)議公司等新興的公司應運而生。表1回憶了集成電路技術開展的歷史。

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統(tǒng)悶的S繪oC撤系統(tǒng)罪源于脖AS朝IC撥〔A間pp貨li約ca食ti真on奴S青pe位ci夠fi亮c隱In棕te雨gr將at犧ed矩C登ir型cu賽it撒〕，王其典寒型結毀構如絲圖4憶所示澇。這謠種S慘oC夕系統(tǒng)亡主要償是數檔字部瑞分，英包括掉處理賣器、敵存儲斑器、艷外部警接口摘和相悔應的軍嵌人謠式軟錢件。癥圖齒4蝶傳統(tǒng)鉤的S摟oC邪結構滿但隨覽著單紋片集奧成電喇路設導計技菌術、訪IP代核復蘆用技洪術和鞋工藝跡制造繼技術蹤的進偏步，姐以及螞人們褲對系箱統(tǒng)小確型化幅、便愚攜化脂要求精的提金高，夠現代繭的S竊oC擋芯片拘所采炮用的藍模塊余與傳浩統(tǒng)的冊So算C芯布片比葡較，勒更加總多樣虎化和唇更為尚復雜獲。讓淘我們妥以微南處理科器和隆無線著手持彈水兩個輪應用賓領域眉為例頑，說勵明其解結構撿上的簽復雜投性。襖對于堵微處檔理器奶，有梅些公惑司將百大量繭的功螞能集糾成在麗單個嗓芯片紛上，巷如復具雜的城微處碎理器善有多踩個執(zhí)秘行單劇元、丘大型鞏的L障2站SR姥AM方c逼ac退he法儲存軍器、己存儲捕器加慨上I喉/0慧控制暑器及按圖形逝引擎報等。古甚至后在同隔一個筐芯片請上包驗含兩粱個復移雜的杰微處對理器旁。對央于一夏些包南含在隊無線頃手持般質里的結So肚C，丸其上歡集成倚有R招F模膀塊、滔模擬怠模塊批、閃向存模萍塊、盈數字狹CM摘OS說邏輯古模塊館以及珍嵌人情式的判DR戲AM魯模塊打等。糟圖5全為單減芯片吉藍牙模的主芒要系六統(tǒng)框毅圖。舅圖彩5幣單芯抄片藍噸牙S駐oC逃系統(tǒng)拜框架享圖惜比照蓮圖4邪和圖貍5，醉可以暮發(fā)現逃，現充代的今So析C的盼開展變趨勢塞是將炕越來抹越多矛的功桃能:測數字頸的、到模擬虜的、令射頻籍的、碧音頻情的、嘴微處劃理器約及復拳雜的即模擬隔與數素字接統(tǒng)口等廈集成雖在單橡芯片鵝上。竊現代娘的S水oC亡，通掩常都鋪存在獲混合貼工藝砍和混截合信識號，匯與無敵線手寒持電宰話類貿似，刮它們?yōu)┒加凶闳缦旅赖奶匾?仍很大竿的體粘積、球很高初的頻嘆率、像混合攏技術云〔R扁F,脊沈an杯al脖og蔑,作fl傲as貌h方,衛(wèi)e-劑DR喝AM扯p也lu投s砍di捏gi頁ta冒l(fā)〕烘以及砍無源托元件裙等。拌將如腸此龐唇大的訴功能善系統(tǒng)特集成藍在單監(jiān)個芯鋸片上近，首場先大奉大增勢加了卡工藝潑過程景和工瞧藝的也復雜知性，乖降低牧了成惑品率奉，增另加了見生產勝本錢殿;同撕時要貼求芯她片的懷面積剝要很槽大，租因為潑芯片邪的尺銀寸與郵缺陷渣有關初，缺隸陷密貧度與并芯片發(fā)的面尿積是為成正象比的和，大亭芯片倍〔3娘40漆0匠mm右2〕枯,生族產成瀉本就阿非常冠昂貴容〔>群10序00懶$,撲2徑00孤1年垂的參勾考價擠格〕膜，從視而降窄低了暴圓片鬼的生赴產率腔〔指養(yǎng)每個船圓片昏上好晉的芯創(chuàng)片數程〕。劫典型點的數谷據是諒，2句00揀m讀m的勤圓片去上可厭生產靜的芯確片數景約為概36違個，略但加惰工出勒來可衰賣的源好芯充片只淋有3仙-4翠個，鉗顯然杠其成忽品率扣低于斃10蝦%。春而榮IT草RS匙〔I嚇nt農er斯na扮ti圣on土al橡T頌ec弱hn脈ol峰og絕y癢Ro濕ad撕ma寺p戲fo然r中Se健mi餅co侍nd宴uc仍to催rs擾〕拍方案債使用賤大于粒20涼0餃mm肯甚至洪更大副的圓舌片，闊未來仁幾年將都不談可能音改變梳大芯發(fā)片生慣產成霜本昂復貴的拴狀態(tài)鏟。另族外，電不考均慮成業(yè)本因遵素，喘太大求的芯褲片也妻會帶啊來其估它的腦問題弱，在哄文獻勢中用廈L3伶〔礎Lo尺ng莊神Lo堆ss羽L建in灘e土〕來屈表征慚。L走3問乞題是益指與曲芯片謝上固攀有傳代輸線鵝電阻煉相關粱的高它延時沿，小蛇橫截呆面的慌長傳牙輸線咸，其話總電弱阻是撕低損掙耗的取傳輸頸線的皺總電資阻的泛10晚20痛倍，騰這種滲線的辯傳輸布延時扶是低熊損耗四線的米5-漿10偶倍。風這意奮味著衫，系喜統(tǒng)的糾工作井頻率聲在2戚G面Hz財以上獨時，叢只能企在大矮芯片北的局槳部區(qū)萍域支張持最諷高的冶時鐘酬頻率廉。而枕且許胞多功荷能由拳于所賺使用苦的半讓導體旨硅片順的限輪制不揚能夠臟被優(yōu)忌化。那么由于眠So侄C遇祝到了秒上述頌種種功嚴峻分的挑桶戰(zhàn)，基一種離觀點舉認為別，部套分的扒So褲C在喂設計虛思想慧上是筐充滿頓希望清的，芳但在派工藝屬上卻肚缺乏煉實現瓶的途奧徑；巨另一暑種觀汽點認截為，災So勞C對隆許多穗應用眨領域瑞都不喊是一搏種低赤本錢償的解程決方庭案，更而一廁些被擇稱為涉FC如Ms油〔F吐ew跪-C竭hi狐p-金Mo易du呢le馬s〕廁的小孤的多裳芯片伴模塊宗MC俘Ms伏〔期Mu斃lt弊i-偶ch幣ip遠m疏od艇ul婆es霞〕也擴許是樣一個數概系統(tǒng)稱應用瞞的功蠶能田—拼成補本的墊優(yōu)化據解決微方案豈，這虹種優(yōu)巨化解捷決方救案也倒被稱晃為S歡ip褲〔s廢te學m務in蝴P忘ac均ka冶ge鼓〕?？錝i頂p技臭術允冷許將濁不同游種類備的器輛件集化成在爪一個帝小的殃封裝何中，煌包括捐在基暗片上姥的嵌紅人式漫器件垃和三刊維芯沙片堆光積方稈式。余對于浸Si隸p結沈構，素特殊浪的功魔能可丘以特退殊設懸計，設既能叉保持絕高帶括寬、具低延宜時的昆特征漁優(yōu)勢繳，又繩能減慰小芯覽片到侮芯片懲之間匙的總襪線電稱容，辛從而雞到達曾大幅繞度地留減小事系統(tǒng)燈功率斜要求鼠和熱崗耗散梁的目拼的。木基于鎖Si適p的熄種種隆優(yōu)點悠，可狀以預宣言S合oC罰的應噸用領傳域都徒可以酸用S炭ip姨來替燥代。聯(lián)當S改oC林和S肉ip渣在功引能上錘都能韻滿足貍要求鼓時，命最終訓選擇潑So劃C或撓Si卡p設停計的膏決策居取決紹于成揚本分費析結妻果，秧本錢露分析燥將功坊能、想圓片謝尺寸膠、芯排片成郵品率喊、工貸藝復吹雜性圾、制肺造成霉本等釋因素仔全都識考慮滿在內始。下鐵面以仍蜂窩里式手熊持電濤話為認例，餃分別疊進行芳So暗C與碼Si期p結不構設孤計的售本錢它分析浪。圖歲6為亦該電賞路S以oC磚與S弦ip些設計果結構雄示意順圖。唇用S脂oC傷設計譯其結葬果為溪一片壺25援mm莖A它SI料C芯供片；仆用S座ip菌設計嚇，可展用4嶼個1攝4片mm倦的芯贊片組桂成。繳表2魚列出布了采遺用S口oC所與S的ip非設計翅本錢天分析犯表。伶圖參6里蜂窩醉式手始持電訪話S剝oC狀和S祖ip頌結構祖示意況圖父表SEQ床表絮\*乒A伙RA糕BI聰C蠢痛2酬蜂勒窩式叫民電路掉采用綱So杏C與遙Si冤p設禁計成摟本分遣析表徐從表濕2可遍以得蜜出結猶論，蹲即蜂裂窩式慈手持皆真的S矩ip吧結構廉比S切oC哈結構緞本錢匹低4班0近%。羊這是寺針對過芯片挎都是餃CM從OS迅工藝煙的情迫況，喝如果輕是混宰合工墊藝，岡Si推p結向構與冤So互C結互構相涂比，訊其優(yōu)降勢更財大。貌Si批p是揉So稿C與就傳統(tǒng)圍的獨求立封摔裝產饞品的拿良好育結合奏點，塞適宜殖的S追ip盟設計餐既能算夠提匯供S貢oC豈希望府的功噴能，近同時拒擁有假低功況耗、做高速維度和搖小體諷積的扇優(yōu)點倒，而藝且避酸免了熊由于脅制造馬工藝扣復雜窯、產逐品測橡試難榆度及柱產品崖面市男延時淺的增括加而脹帶來暑的高傻本錢隔問題握。閘結束抗語樹So杏C成良為新行一代哥應用程電子唱技術寨的核肝心違并將忠影響鍵現有露計算借機的細體系牲結構兼已經悅成為漏不爭并的事豈實，祝這不替僅是冤電子短技術蘇本身析的革傭命性珍標志艙，也章是電懇子技哨術應縱用和森體系濾結構敘的重錢大歷屑史變頭化。蜻So流C并哥不是慎憑霸空產申生的暴；而椒是幾殖十年在應用污技術闖積累工和電禾子技謝術發(fā)助展在的