什麼是SoC（源引自 http://www.elenchina.com/bbs.do?method=view&id=1440&code=plate02）

• SoC技術的發展
  

　　整合電路的發展已有40
年的曆史，它一直遵循摩爾所指示的規律推進，現已進入深亞微米階段。由於資訊市場的需求和微電子自身的發展，引發了以微細加工（整合電路特徵尺寸不斷縮
小）為主要特徵的多種工藝整合技術和面嚮應用的系統級晶片的發展。隨著半導體產業進入超深亞微米乃至納米加工時代，在單一整合電路晶片上就可以實現一個複
雜的電子系統，諸如手機晶片、數字電視晶片、DVD 晶片等。在未來幾年內，上億個晶體管、幾千萬個邏輯門都可望在單一晶片上實現。 SoC (
System - on - Chip)設計技術始於20世紀90年代中期,隨著半導體工藝技術的發展,
IC設計者能夠將愈來愈複雜的功能整合到單矽片上, SoC正是在整合電路( IC)向整合系統( IS)轉變的大方向下產生的。1994
年Motorola發布的Flex
Core系統(用來製作基於68000和PowerPC的定製微處理器)和1995年LSILogic公司為Sony公司設計的SoC,可能是基於IP (
Intellectual
Property)核完成SoC設計的最早報導。由於SoC可以充分利用已有的設計積累,顯著地提高了ASIC的設計能力,因此發展非常迅速,引起了工業
界和學術界的關注。

• 
  SoC基本概念

　　SoC的定義多種多樣,由於其內涵豐富、應用範圍廣,很難給出準確定義。一般說來,
SoC稱為系統級晶片,也有稱片上系統,意指它是一個產品,是一個有專用目標的整合電路,其中包含完整系統並有嵌入軟體的全部內容。同時它又是一種技術,
用以實現從確定系統功能開始,到軟/硬體劃分,並完成設計的整個過程。從狹義角度講,它是資訊系統核心的晶片整合,是將系統關鍵組件整合在一塊晶片上;從
廣義角度講,
SoC是一個微小型系統,如果說中央處理器(CPU)是大腦,那麼SoC就是包括大腦、心臟、眼睛和手的系統。國內外學術界一般傾向將SoC定義為將微處
理器、類比IP核、數字IP核和儲存空間(或片外儲存控制介面)整合在單一晶片上,它通常是客戶定製的,或是面向特定用途的標準產品。

　　SoC定義的基本內容主要表現在兩方面:其一是它的構成,其二是它形成過程。系統級晶片的構成可以是系統級晶片控制邏輯模組、微處理器/微控制器
CPU 核心模組、數位訊號處理器DSP模組、嵌入的儲存空間模組、和外部進行通訊的介面模組、含有ADC /DAC
的類比前端模組、電源提供和功耗管理模組,對於一個無線SoC還有射頻前端模組、使用者定義邏輯(它可以由FPGA
或ASIC實現)以及微電子機械模組,更重要的是一個SoC
晶片內嵌有基本軟體(RDOS或COS以及其他應用軟體)模組或可載入的使用者軟體等。系統級晶片形成或產生過程包含以下三個方面:

　　1) 基於單片整合系統的軟硬體協同設計和驗證;
　　2) 再利用邏輯面積技術使用和產能佔有比例有效提高即開發和研究IP核產生及複用技術,特別是大容量的儲存模組嵌入的重複應用等;
　　3) 超深亞微米(UDSM) 、納米整合電路的設計理論和技術。

　　

• SoC設計的關鍵技術
  

　　具體地說,
SoC設計的關鍵技術主要包括匯流排架構技術、IP核可複用技術、軟硬體協同設計技術、SoC驗證技術、可測性設計技術、低功耗設計技術、超深亞微米電路實
現技術等,此外還要做嵌入式軟體移植、開發研究,是一門跨學科的新興研究領域。

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  SoC的發展趨勢及存在問題

　　當前晶片設計業正面臨著一系列的挑戰,系統晶片SoC已經成為IC設計業界的焦點,
SoC效能越來越強,規模越來越大。SoC晶片的規模一般遠大於普通的ASIC,同時由於深亞微米工藝帶來的設計困難等,使得SoC設計的複雜度大大提
高。在SoC設計中,模擬與驗證是SoC設計流程中最複雜、最耗時的環節,約佔整個晶片開發週期的50%～80%
,採用先進的設計與模擬驗證方法成為SoC設計成功的關鍵。SoC技術的發展趨勢是基於SoC開發平台,基於平台的設計是一種可以達到最大程度系統重用的
面向整合的設計方法,分享IP核開發與系統整合成果,不斷重整價值鏈,在關注面積、延遲、功耗的基礎上,向成品率、可靠性、EMI
雜訊、成本、易用性等轉移,使系統級整合能力快速發展。

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  什麼是SOC
  
  

　　隨著設計與製造技術的發展，整合電路設計從晶體管的整合發展到邏輯門的整合，現在又發展到IP的整合，即SoC(System on a Chip)
設計技術。SoC可以有效地降低電子/資訊系統產品的開發成本，縮短開發週期，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。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：

　　實現複雜系統功能的VLSI；

　　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

　　SoC中包含了微處理器/微控制器、儲存空間以及其他專用功能邏輯，但並不是包含了微處理器、儲存空間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可以整合多少個晶體管，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)而得以快速開發的整合電路

。
從設計上來說，SoC就是一個通過設計複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是一套極大規模整合電路的設計方法學，包括IP核可複用設計/測試方法及介面規範、系統晶片匯流排式整合設計方法學、系統晶片驗證和測試方法學。
SOC
是一種設計理念，就是將各個可以整合在一起的模組整合到一個晶片上，他借鑒了軟體的複用概念，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、串並行介面、其它外圍裝置、I/O連接埠以及用於各種IP核之間的粘合邏輯等等；

　　2.儲存空間核包括各種易失、非易失以及Cacha等儲存空間；

　　3.類比核包括ADC、DAC、PLL以及一些高速電路中所用的類比電路。

　　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介面的缺乏均使得IP的整合變得越來越困難；

　　第二．當今的高整合度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上實現類比、混合訊號和數字電路的整合；

　　第四．先進SoC開發的NRE成本動輒數千萬美元，而且開發週期很長。

　　SoC技術的一大關鍵優勢是它可以降低系統板上因訊號在多個晶片之間進出帶來的延遲而導致的效能局限，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應用中，如手機，SoC常常是唯一的高性價比解決方案。

　　什麼是VLSI：將晶體管、電阻、電容、二極體等電子組件整合裝至一晶片(chip)上，由於整合電路的體積極小，使電子運動的距離大幅縮小，因此速
度極快且可靠性高，整合電路的種類一般是以內含晶體管等電子組件的數量來分類：

　　MSI (中型整合電路)，晶體管數 100~1,000

　　LSI (大規模整合電路)，晶體管數 1,000~10,0000

　　VLSI (超大規模整合電路)，晶體管數 100,000~

　　什麼是IP核：IP核是具有複雜系統功能的能夠獨立出售的VLSI塊。