文档介绍：1
SoC
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目录
1、什么是SOC
2、CPU
3、总线
4、系统控制模块
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什么是SoC
逻辑单元
Analog
静态RAM
CPU 内核
PAD
Die裸片
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累计流片20余次10多种SoC芯片
65nm,千万门级设计经验
几款SoC芯片的版图
SEP0718
65nm TSMC
片上系统:SoC (System on Chip)
具有知识产权的内核: IP核(Intellectual Property Core )
专用集成电路:ASIC(Application Specific Integrated Circuit)
什么是SOC
IP核——(intellectual property core)全称知识产权核。是指某一方提供的、形式为逻辑单元、芯片设计的可重用模块。IP核通常已经通过了设计验证,设计人员以IP核为基础进行设计,可以缩短设计所需的周期。[1]IP核可以通过协议由一方提供给另一方,或由一方独自占有。IP核的概念源于产品设计的专利证书和源代码的版权等。设计人员能够以IP核为基础进行专用集成电路或现场可编程逻辑门阵列的逻辑设计,以减少设计周期。
ASIC——(Application Specific Integrated Circuit)特定应用集成电路让我们从特定应用集成电路(ASIC)开始。这是因特定目的而创建的设备。这是一个完全或主要部分是数字性质的芯片,任何模拟和混合信号功能是沿着物理接口线(物理层)或锁相回路(PLL)的。ASIC通常被设计和使用在特定系统中的单个公司。开发ASIC非常昂贵、耗时、资源密集的,但ASIC确实能提供低功耗的高性能。
什么是SOC
片上系统(SoC:System-on-a-chip)指的是在单个芯片上集成一个完整的系统,对所有或部分必要的电子电路进行包分组的技术。所谓完整的系统一般包括中央处理器(CPU)、存储器、以及外围电路等。
片上系统技术通常应用于小型的,日益复杂的客户电子设备。例如,声音检测设备的片上系统是在单个芯片上为所有用户提供包括音频接收端、模数转换器(ADC)、微处理器、必要的存储器以及输入输出逻辑控制等设备。此外系统芯片还应用于单芯片无线产品,诸如蓝牙设备,支持单芯片WLAN和蜂窝电话解决方案。
由于空前的高效集成性能,片上系统是替代集成电路的主要解决方案。SoC 已经成为当前微电子芯片发展的必然趋势。
什么是SOC
CPU
IP
IP
IP
IP
IP
IP
存储区域
接口外设
IP
系统控制
IP
IP
IP
IP
总线
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o
SoC整体架构
BUS
CPU
外部存储器
控制器
EMI
系统控制模块
各种接口
CPU
一个CPU的外部端口都会有地址总线和数据总线,我们选择一种总线,把CPU和这些外围IP连起来,让CPU可以和这些IP进行通讯,完成数据的计算和输入输出,这样就变成了一个具有实际意义的系统了。
在这一点上,不同的厂商做法不同。
对于Intel而言,他是有晶圆的老大,也就是说,它的CPU由他自己设计好后入场流片,生产好之后就诞生一个正方形的下面有很多针脚的东西,就是你们口中的CPU了。它的内存控制器在主板上的北桥里面,而硬盘控制器网络控制器啥的都在主板上的南桥。从这里可以看出,它的CPU和各类控制器都是分开的,因而面积大,功耗高,性能强。
ARM就不一样,首先ARM属于无晶圆。什么意思?就是ARM自己不会去流片,想用ARM的CPU怎么办?直接购买授权,而后ARM就直接把它的CPU的源代码发给你了。我们实验室就有ARM7和ARM11的源代码,这些代码我也读过不少。从这点来说,ARM的确胆子很大。
ARM的功耗较低面积较小,所以各大厂商通常会把它的CPU和各类外围IP都放到一起,然后自己拿着图纸去流片,生产出来的也是一个正方形,下面有很多引脚,这个东西不仅包含了CPU,还包含了其他的控制器,这个东西就叫做SOC(system on chip)。因特尔绝对不会给你看它的RTL代码,只会给你他芯片的spec。
所以目前各大厂商所做的事情,就是买来ARM的授权,得到ARM处理器的源代码,而后自己搞一些外围IP(或者买或者自己设计),组成一个SOC后,去流片。不同的SOC,架构不同(就是CPU如何和IP联系起来,有的以总线为核心,有的以DDR为核心),
当然,厂商会对SOC里面的ARM核做一些小的修改。