什么是soc架构

SoC技术的发展

集成电路的发展已有40 年的历史，它一直遵循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，引发了以微细加工（集成电路特征尺寸不断缩 小）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 ( System - on - Chip)设计技术始于20世纪90年代中期,随着半导体工艺技术的发展, IC设计者能够将愈来愈复杂的功能集成到单硅片上, SoC正是在集成电路( IC)向集成系统( IS)转变的大方向下产生的。

1994 年Motorola发布的Flex Core系统(用来制作基于68000和PowerPC的定制微处理器)和1995年LSILogic公司为Sony公司设计的SoC,可能是基于IP ( Intellectual Property)核完成SoC设计的最早报导。

由于SoC可以充分利用已有的设计积累,显著地提高了ASIC的设计能力,因此发展非常迅速,引起了工业 界和学术界的关注。

SOC是集成电路发展的必然趋势，1. 技术发展的必然2. IC 产业未来的发展。

SoC基本概念

SoC的定义多种多样,由于其内涵丰富、应用范围广,很难给出准确定义。

一般说来, SoC称为系统级芯片,也有称片上系统,意指它是一个产品,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。

同时它又是一种技术, 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。

从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上从 广义角度讲, SoC是一个微小型系统,如果说中央处理器(CPU)是大脑,那么SoC就是包括大脑、心脏、眼睛和手的系统。

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)集成在单一芯片上,它通常是客户定制的,或是面向特定用途的标准产品。

SoC定义的基本内容主要表现在两方面:其一是它的构成,其二是它形成过程。

系统级芯片的构成可以是系统级芯片控制逻辑模块、微处理器/微控制器CPU 内核模块、数字信号处理器DSP模块、嵌入的存储器模块、和外部进行通讯的接口模块、含有ADC /DAC 的模拟前端模块、电源提供和功耗管理模块,对于一个无线SoC还有射频前端模块、用户定义逻辑(它可以由FPGA 或ASIC实现)以及微电子机械模块,更重要的是一个SoC 芯片内嵌有基本软件(RDOS或COS以及其他应用软件)模块或可载入的用户软件等。

系统级芯片形成或产生过程包含以下三个方面:

1) 基于单片集成系统的软硬件协同设计和验证

2) 再利用逻辑面积技术使用和产能占有比例有效提高即开发和研究IP核生成及复用技术,特别是大容量的存储模块嵌入的重复应用等

3) 超深亚微米(UDSM) 、纳米集成电路的设计理论和技术。

SoC设计的关键技术

具体地说, SoC设计的关键技术主要包括总线架构技术、IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、SoC验证技术、可测性设计技术、低功耗设计技术、超深亚微米电路实 现技术等,此外还要做嵌入式软件移植、开发研究,是一门跨学科的新兴研究领域。

图1是SoC设计流程的一个简单示意图。

SoC的发展趋势及存在问题

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,规模越来越大。

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。

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。

当前无论在国外还是国内,在SoC设计领域已展开激烈的竞争。

SoC按指 令集来划分,主要分x86系列(如SiS550) 、ARM 系列(如OMAP) 、M IPS系列(如Au1500 ) 和类指令系列(如M 3Core)等几类,每一类都各有千秋。

国内研制开发者主要基于后两者,如中科院计算所中科SoC (基于龙芯核,兼容M IPSⅢ指令集) 、北大众志(定义少许特殊指令) 、方舟2号(自定义指令集) 、国芯C3 Core (继承M3 Core)等。

开发拥有自主知识产权的处理器核、核心IP和总线架构,同时又保证兼容性(集成第三方IP) ,将使我国SoC发展具有更强的竞争力,从而带动国内IC产业往深度、广度方向发展。

SoC芯片

SoC芯片是一种集成电路的芯片，可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。

随着设计与制造技术的发展，集成电路设计从晶体管的集成发展到逻辑门的集成，现在又发展到IP的集成，即SoC(System-on-a-Chip)设计技术。SoC可以有效地降低电子/信息系统产品的开发成本，缩短开发周期，提高产品的竞争力，是未来工业界将采用的最主要的产品开发方式。虽然SoC一词多年前就已出现，但到底什么是SoC则有各种不同的说法。在经过了多年的争论后，专家们就SoC的定义达成了一致意见。

扩展资料：

SoC的发展也至少遇到了以下四大难以逾越的挑战：

1、IP的种类和复杂度越来越大以及通用接口的缺乏均使得IP的集成变得越来越困难；

2、当今的高集成度SoC设计要求采用更先进的90nm以下工艺技术，而它将使得功率收敛和时序收敛的问题变得更加突出，这将不可避免地导致更长的设计验证时间；

3、很难在SoC上实现模拟、混合信号和数字电路的集成；

4、先进SoC开发的NRE成本动辄数千万美元，而且开发周期很长。

一、含义不同

SOC(SystemonChip)：指片上系统，MCU只是芯片级芯片，SOC是系统级芯片，它有内置的RAM和ROM，就像MCU一样强大，它不仅可以放简单的代码，还可以放系统级的代码，也就是说，它可以运行 *** 作系统（可以认为MCU集成和MPU强大的处理能力是二合一的）。

MCU(MicroControlUnit)：它叫微控制器，实际上，它俗称单片机。随着大规模集成电路的出现和发展，计算机CPU、ram、ROM、定时计数器和各种I/O接口集成在一个芯片上，形成一个芯片级芯片，除了CPU，还有ram和ROM，可以直接添加简单的外围设备（电阻、电容）来运行代码。

二、特点不同

SOC

1、半导体工艺技术的系统集成

2、软件系统和硬件系统的集成

3、降低耗电量

4、减少体积

5、增加系统功能

6、提高速度

7、节省成本

MCU

1、功能分配系统，多功能分布式系统是为满足工程系统各种外围功能的要求而建立的多机系统。

2、并联多机控制系统，并行多机控制系统主要解决工程应用系统的快速性问题，从而形成大规模的工程应用系统。

3、局部网络系统。

三、结构不同

MCU结构明确定义了嵌入式系统的四个基本组成部分：中央处理器核心、程序存储器（只读存储器或闪存）、数据存储器（随机存取存储器）、一个或多个定时/定时器以及用于与外围设备和扩展资源通信的I/O端口，所有这些都集成在一个单芯片上。

在采用SoC技术设计的应用电子系统中，嵌入式结构的实现非常方便。各种嵌入式结构的实现非常简单，只要根据系统需要选择相应的内核，然后根据设计要求选择匹配的IP模块，就可以完成整个系统的硬件结构，特别是采用智能电路综合技术时，系统更接近理想的设计要求。

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