系統芯片(SOC)是微電子芯片向前發展的必然趨勢,90年代以來已成為各大半導體廠商競相開發的熱點。
系統集成電路(硬件)的特征是集成了不同功能電路,規模更加擴大。在一個芯片上配置有微處理器、存儲器、數字信號處
理器(DSP)、音像處理電路、通信處理電路等。
這樣,設備(系統)就有可能走向小型、輕量、低功耗、高速度和低成本化。
換句話說,現有的專用標準集成電路(ASSP)、專用集成電路(ASIC)、存儲器、邏輯電路、模擬電路、高頻電路、可編
程邏輯器件(PLD)等統統可做在一個芯片上。
多個LSI(大規模集成電路)集成在單一芯片上,LSI間就無需輸出電路、減少了整個系統的消耗電力。同時,信號傳輸距
離縮小,縮短了延遲時間,也就提高了速度。引腳減少,內部總線增大,提高了信號處理速度,擴大了功能。例如,2一3年前的
一部便攜電話需要8塊左右LSI,現在一般己只要幾塊就行了。
總之,通過系統芯片,可以滿足人們新的希望和要求,從而開發出新產品,開拓出新市場。
系統芯片的興起,使單一芯片上集成度大大提高,晶體管數已超過億個,帶來了設計危機,也對電子工業提出了挑戰。系統
芯片為完整的復雜設計提供各種關鍵要素,包括已有的知識產權(IP)設計模塊、0.18微米的設計工藝以及廠商間的協作設計等。
系統芯片在超過1000萬門的器件設計方面,將比標準單元設計方法快得多。但系統芯片假瑜互見,它的出現,將使人們重新審視
供應商、設計公司、工具商、項目管理經理以及采購等諸方面的傳統關系。統觀未來系統芯片的發展,如下各發展趨勢值得注意。
1市場將不斷增長
比起傳統設計方式來,系統芯片的優勢明顯。在200年以后,一些生產技術的變化,將成為驅動系統芯片市場的因素,包括:
①300mm晶園片的采用,②大規模生產中使用銅引線,③硅鍺工藝投入批量生產,④新型晶體管結構的應用,⑤2005年前ASIC
設計線寬將從0.25微米提高到01微米。
系統芯片市場規模估計1999年近70億美元,同年傳統ASIC市場380億美元,201年將分別增長到129億美元和520億美元,
年均增長率分別為37%和17%,系統芯片的增長極為迅速。在整個半導體中,系統芯片的比重1999年為4.8%,2000年將提高
到8.1%。
2.IP質量日益改進
隨著從事系統芯片設計公司的增多,IP模塊質量成為必須克服的障礙之一。所有IP是不同樣的,也是不等值的,因此,每~
設計人員在應用前需對IP進行評估,是否適用。
此外,某種專用IP模塊可能不是設計中真正需要的,市場上買得到的IP模塊又可能不切合客戶要求,在使用以前要進行一定
的修改。VirtualSocketInterfaceAssoclation正為此而在制定相關的標準,這項工作看來近年將一直做下去。
3.復雜模擬/混合信號IP問世
許多公司無論大小,現都在積極開發和提供MCU芯核、嵌入存儲器、各種有關邏輯電路以及ATM、IEEE1394、USB等的
IP模塊。其中有一個領域曾普遍受到人們忽略,那就是模擬/混合信號和RFIP模塊開發不足。原因之一是模擬仍屬于工藝范疇
而不夠科學衛工程精英從事模擬設計的極少,人才難得。
可喜的是現在已有所改變,若干第三方IP公司已開始提供系統芯片用的各種復雜IP模塊。這一趨勢隨著公司的增多而繼續
發展。無論如何,畢竟現實世界是模擬的,因而這方面未來需求殷切,前景看好。
4.合作設計
系統芯片設計中包括的功能愈來愈多,設計方法必須重新思考。由于設計一種極為復雜的系統芯片需要很長的時間,半導體、
系統和軟件公司很難再彼此獨立開發。相反,他們必須緊密合作,以保證產品及時上市。這在前些時候已達成共識,但在2000年
之后將形成主流。
5.設計時間增長和產品壽命周期縮短
近五、六年來,電子產品的壽命周期不斷縮短,而系統芯片的設計時間卻在增長。現在非常復雜的設計需時9個月,而產品壽
命周期卻只有8個月。末來設計肯定更趨復雜,設計時間和產品壽命周期的矛盾將進一步加劇。加之,新一代產品的上市時間是極
為重要的成功要素之一,凡此都將影響到系統芯片的發展。
6.代加工廠
近年世界各地代加工廠發展迅速,熱切企望取代傳統的獨立半導體器件生產廠。代加工廠當然也看到了系統芯片的發展趨勢
而愿為之服務,但一開始還做不到全面服務。為此,他們還必須在近年內改善基礎設施,爭取系統和器件應用工程師的支持,建
設高速數據網,并擁有自己的IP。