SOC技術

SOC技術

oC是20世紀90年代出現的概念。隨著時間的不斷推移,SoC技術的不斷完善,SoC的定義也在不斷的發展和完善。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積體電路。這大致反映了1995年左右SoC設計的基本情況。隨著RF電路模組和數模混合信號模組集成在單一晶片中,SoC的定義在不斷的完善,現在的SoC中包含一個或多個處理器、存儲器、模擬電路模組、數模混合信號模組以及片上可程式邏輯。因此,SoC定義的發展和完善過程,也大致反映SoC技術在近l5年的發展趨勢。

基本介紹

  • 中文名:SOC技術
  • 外文名:System on Chip technology
什麼是SOC
隨著設計與製造技術的發展,積體電路設計從電晶體的集成發展到邏輯門的集成,現在又發展到IP的集成,即SoC(SystemonaChip)設計技術。SoC可以有效地降低電子/信息系統產品的開發成本,縮短開發周期,提高產品的競爭力,是未來工業界將採用的最主要的產品開發方式。半導體,微電子,積體電路,IC,工藝,設計,器件,封裝,測試,MEMS
半導體,微電子,積體電路,IC,工藝,設計,器件,封裝,測試,M雖然SoC一詞多年前就已出現,但到底什麼是SoC則有各種不同的說法。在經過了多年的爭論後,專家們就SoC的定義達成了一致意見。這個定義雖然不是非常嚴格,但明確地表明了SoC的特徵:
半導體,微電子,積體電路,IC,工藝,設計,器件,封裝,測試,M實現複雜系統功能的VLSI;
半導體,微電子,積體電路,IC,工藝,設計,器件,封裝,測試,半導體,微電子,積體電路,IC,工藝,設計,器件,封裝,測試,MEMS採用超深亞微米工藝技術;
使用一個以上嵌入式CPU/數位訊號處理器(DSP);
外部可以對晶片進行編程;
怎樣去理解
半導體,微電子,積體電路,IC,工藝,設計,器件,封裝,測試,MESoC中包含了微處理器/微控制器、存儲器以及其他專用功能邏輯,但並不是包含了微處理器、存儲器以及其他專用功能邏輯的晶片就是SoC。SoC技術被廣泛認同的根本原因,並不在於SoC可以集成多少個電晶體,而在於SoC可以用較短時間被設計出來。這是SoC的主要價值所在——縮短產品的上市周期,因此,SoC更合理的定義為:SoC是在一個晶片上由於廣泛使用預定製模組IP(Intellectual Property)而得以快速開發的積體電路。從設計上來說,SoC就是一個通過設計復用達到高生產率的硬體軟體協同設計的過程。從方法學的角度來看,SoC是一套極大規模積體電路的設計方法學,包括IP核可復用設計/測試方法及接口規範、系統晶片匯流排式集成設計方法學、系統晶片驗證和測試方法學。SOC 是一種設計理念,就是將各個可以集成在一起的模組集成到一個晶片上,他借鑑了軟體的復用概念,也有了繼承的概念。也可以說是包含了設計和測試等更多技術的一項新的設計技術。
SOC的一般構成
從大處來分,SOC含有:
1.邏輯核包括CPU、時鐘電路、定時器、中斷控制器、串並行接口、其它外圍設備、I/O連線埠以及用於各種IP核之間的粘合邏輯等等;
2.存儲器核包括各種易失、非易失以及Cache等存儲器;
3.模擬核包括ADC、DAC、PLL以及一些高速電路中所用的模擬電路。
目前 SOC遇到的難題
今天SoC的發展也至少遇到了以下四大難以逾越的挑戰:
第一.IP的種類和複雜度越來越大以及通用接口的缺乏均使得IP的集成變得越來越困難;
第二.當今的高集成度SoC設計要求採用更先進的90nm以下工藝技術,而它將使得功率收斂和時序收斂的問題變得更加突出,這將不可避免地導致更長的設計驗證時間;
第三.很難在SoC上實現模擬、混合信號和數字電路的集成;
第四.先進SoC開發的NRE成本動輒數千萬美元,而且開發周期很長。
SOC晶片技術在手機領域舉例
SoC技術的一大關鍵優勢是它可以降低系統板上因信號在多個晶片之間進出帶來的延遲而導致的性能局限,它也提高了系統的可靠性和降低了總的系統成本。此外,在PCB板空間特別緊張和將低功耗視為第一設計目標的套用中,如手機,SoC常常是唯一的高性價比解決方案。
基於Z228晶片,傑得提供接口豐富的系統板和開發包。以此為基礎,研發人員能夠快速地開發出功能各異的產品。列如智慧型手機。基於Z228晶片,只需使用較少的器件,研發人員就能較快地開發出功能強大的多媒體智慧型手機。Z228可以通過UART或68K接口與基帶晶片通信。Z228支持主流的嵌入式作業系統,支持高質量的音視頻通訊,具有數位相機/視頻攝像功能和PDA功能,並具有軟體擴展能力。Z228實現了高效的電源管理,提供多種工作模式,能有效延長智慧型手機的電池壽命。
其他套用舉例
a.可視電話
Z228可用於設計低成本的可視電話和視頻會議系統。使用Z228,並配合彩色圖像感測器模組和LCD顯示模組,產品可傳送雙向的MPEG-4視頻信號。VGA尺寸的畫面,再加上低延遲模式和防錯技術,可顯著改善用戶體驗。ARM926EJ處理器可運行SIP協定棧,並對視頻流的碼率進行即時動態調整,以適應不同的信道頻寬。
視頻監控
Z228是構建視頻監控系統的理想選擇。其內置的ARM9處理器和硬體視頻編解碼器有利於研製更加靈活和廉價的分散式終端設備和基於IP的監控網路,符合視頻監控向網路化、數位化和智慧型化方向發展的趨勢。Z228的先進的視頻壓縮算法,能在較低頻寬下(小於700kbps)下提供良好的畫質(大於30dB);在低延遲模式下,端到端延遲(不計傳輸延遲)小於60ms;ARM9處理器的存在使得音視頻同步的實現更為方便。
備註:Z228正是一款高集成度的SoC晶片。
什麼是VLSI
將電晶體、電阻、電容、二極體等電子組件整合裝至一晶片(chip)上,由於積體電路的體積極小,使電子運動的距離大幅縮小,因此速度極快且可靠性高,積體電路的種類一般是以內含電晶體等電子組件的數量來分類:
MSI (中型積體電路),電晶體數 100~1,000
LSI (大規模積體電路),電晶體數 1,000~10,0000
VLSI (超大規模積體電路),電晶體數 100,000~ 1000,000
什麼是IP核
IP核是具有複雜系統功能的能夠獨立出售的VISI塊。

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