摘要：結(jié)合實(shí)際方案對目前國內(nèi)研究熱點(diǎn)的SoC設(shè)計(jì)進(jìn)行一些討論，主要對系統(tǒng)集成、算法與系統(tǒng)芯片結(jié)構(gòu)、可測試性設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行一些相關(guān)探討。采用基于Altera的SOPC系統(tǒng)級(jí)芯片XA10，實(shí)現(xiàn)圖形引擎功能；利用SoC平臺(tái)化設(shè)計(jì)，以達(dá)到快速進(jìn)入SoC設(shè)計(jì)領(lǐng)域的目的；希望從用戶角度入手，逐步深入SoC的IP集成特性和AMBA技術(shù)以及軟硬件聯(lián)合設(shè)計(jì)等。

    關(guān)鍵詞：SOPC可編程系統(tǒng)芯片 視頻圖形引擎機(jī) RTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

引言

目前，國際上幾乎所有的半導(dǎo)體廠商及其相關(guān)領(lǐng)域的高科技公司都在進(jìn)軍SoC及其應(yīng)用產(chǎn)品市場，像Atmel、Xilinx、Altera、Triscend、IDT、Genesis、Cygnal、Cypress等；而國內(nèi)，由于在原來分立標(biāo)準(zhǔn)器件的IC設(shè)計(jì)時(shí)代處于落后的狀況，因此迫切希望在IC設(shè)計(jì)的第3次革命來臨的時(shí)期趕上來。但是由于國內(nèi)基礎(chǔ)薄彈，工藝線缺乏，目前所做的研究，以偏于理論性的研究和構(gòu)架的居多，而實(shí)際研究經(jīng)驗(yàn)相對較少�？删幊滔豢膳渲肧oC技術(shù)的出現(xiàn)，使我們有機(jī)會(huì)進(jìn)入構(gòu)造芯片技術(shù)結(jié)構(gòu)的領(lǐng)域。因此我們迫切要做的事就是，從事實(shí)際SoC應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)研制，進(jìn)行電子信息產(chǎn)品核心SoC技術(shù)研制開發(fā)與實(shí)現(xiàn)。在這些研究實(shí)際工作中，逐步深入開展關(guān)于SoC的EDA工具算法研究與實(shí)現(xiàn)以及SoC核心技術(shù)IP的研究與實(shí)現(xiàn)。而目前可編程的SoC芯片及其開發(fā)平臺(tái)都提供了較理想的SoC技術(shù)應(yīng)用的開發(fā)工具套件。這些套件具有了一般的編譯、仿真、調(diào)試及驗(yàn)證功能，同時(shí)還針對不同的應(yīng)用，提供了豐富的IP軟核。因此，借助這些工具和芯片所提供的技術(shù)和方法，可很容易進(jìn)入SoC設(shè)計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，系統(tǒng)集成可以說是SoC設(shè)計(jì)的真正意義所在和主要設(shè)計(jì)瓶頸。因此，我們針對實(shí)際應(yīng)用的設(shè)計(jì)策略是，一開始就從系統(tǒng)方面考慮（當(dāng)然在真正的SoC設(shè)計(jì)中必須考慮很多工藝集成的問題，但主要可以靠IP及代工支持來完成），進(jìn)行一些實(shí)際SoC應(yīng)用項(xiàng)目設(shè)計(jì)研究探索。

1 SoC平臺(tái)的概念及意義

SoC設(shè)計(jì)最主要的一個(gè)支撐技術(shù)是超深亞微米IC設(shè)計(jì)技術(shù)�？梢哉f，它具有專用集成電路ASIC設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，但又和ASIC不完全一樣。它是以超深亞微米IC設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，是建立在超深亞微米IC設(shè)計(jì)技術(shù)上的系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)，是從半導(dǎo)體工程師到電子系統(tǒng)整機(jī)工程師的轉(zhuǎn)手。要實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，就必須要有SoC平臺(tái)和EDA的支持（并且現(xiàn)在合同外包，代加工業(yè)發(fā)展迅速，IP新經(jīng)濟(jì)模式等無不順應(yīng)了這一轉(zhuǎn)變需求）。

我們要想快速地進(jìn)入SoC設(shè)計(jì)行業(yè)就必須從這兩個(gè)角度入手。目前，SoC平臺(tái)主要有CSOC、SOPC、EPGA等。為了進(jìn)一步明確SoC平臺(tái)的概念，有必要首先搞清楚SoC的內(nèi)涵和外延。我們知道，SoC的內(nèi)涵和外延很自然地必須包括：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)功能的VLSI；采用超深亞微米工藝技術(shù)；使用1個(gè)或數(shù)個(gè)嵌入式CPU或DSP；具有外部對芯片編程的能力。根據(jù)這些基本的外延，很自然地可得到SoC平臺(tái)的一些概念。其中CSOC稱為可配置系統(tǒng)級(jí)芯片，一般包括1個(gè)處理內(nèi)核、可編程邏輯陣列和其它一些通用組成部件。其應(yīng)用主要以芯核為主。SOPC則可以是全部的虛據(jù)點(diǎn)核加上FPGA模塊，像Altera的NIOS內(nèi)核模塊，而EPGA則是以FPGA為主的SoC平臺(tái)。這3者都符合SoC的外延概念。都可以說是SoC的開發(fā)設(shè)計(jì)平臺(tái)。這一市場中競爭的公司主要包括：Atmel、Quicklogic、Chameleon、Altera、Xilinx和Lucent等。利用這些現(xiàn)有的SoC平臺(tái)，SoC芯片不僅可以具有靈活編程的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具備系統(tǒng)芯片集成度高和價(jià)格低廉的優(yōu)勢。表現(xiàn)為：縮短開發(fā)的周期，減少開發(fā)費(fèi)用；避免成本高昂的掩膜變更為重新投片；實(shí)現(xiàn)基于平臺(tái)的設(shè)計(jì)；允許設(shè)計(jì)人員快速、低成本適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的變化、或增加面向特定或應(yīng)用定制的功能塊；在制造和質(zhì)量控制過程中，允許軟硬件驗(yàn)證協(xié)同進(jìn)行；允許采用同一套掩膜設(shè)計(jì)多個(gè)不同功能的產(chǎn)品；允許將風(fēng)險(xiǎn)較大的元件設(shè)計(jì)到EPGA中，讓某些功能在設(shè)計(jì)完成后才予以定型；在生產(chǎn)階段