对m语言流程控制语句语义方法的

1SoC技术及其开展张海旻 詹明魁 张夏宁软件03〔2〕班033191摘要：本文介绍SoC技术的根本原理与开展过程，对IP芯核的设计理念与相关技术进行了深入探讨，最后针对当前存在的问题进行了讨论与展望。SoC技术是当前研究的一个热点，本文对此作了详尽的分析。关键词：SoC技术；IP芯核；系统设计；体系结构引言纵观半导体产业的开展，根本每隔20年就有一次大的变革。在从60年代开始的第一次变革中，IC公司从系统公司中别离出来；而从80年代开始的第二次变革诞生了ASIC〔专用集成电路〕，使门阵列和标准单元设计技术成熟，从而出现了以设计为主的FablessIC公司和以加T-为主的Foundry公司：2000年前后，得益于半导体工艺技术的不断开展，可集成的晶体管数目可到达一千万个，采用一般的ASIC设计方法实现起来比拟困难，于是基于IP复用的设计方法被提出，IP提供商、芯片协议公司等新兴的公司应运而生。表1回忆了集成电路技术开展的历史。

壮年份谷19徒48迹-房喷19回50解播19奇61例19机66坝19严71步19大80休19睁90旱20文00钥规模倦晶体贞管达别离米元件禾SS律I俭MS宴I求LS画I很VL炮SI锤GS扩I料理论恰集成症度痛

撇

汗10徐-致伞10展2休10打-聪红10蚕3径10棋3烧-贪10掘5艰10誓5悦-膛免10日8丈16提*1箭09茄每芯宁片晶碌体管眠集成铜度钓1辅1引10师10取3迟10载3魔-躁扁2*拢10载3渠2*衔10罩3骗-涉刺5*毙10邪5图>1隙08螺代表捆产品蔑

累二极咽管破三极卷管样门电摧路冬触发戚器爽计数笑器脏加法柄器盆8为位微书处理扰器完16敌位、付32颜位微岛处理缸器偿So楚C虏高档限微处钓理器表SEQ表\*ARABIC1集成电路技术开展简况当今，在微电子及其应用领域正在发生一场前所未有的革命性变革，这场变革是由片上系统SoC〔SystemonaChip〕技术研究应用和开展引起的。片上系统〔SoC〕技术是以超深亚微米VDSM〔VeryDeepSubMicron〕工艺和知识产权IP〔IntellectualProperty〕核复用〔Reuse〕技术为支撑。SoC技术是当今超大规模集成电路的开展趋势，也是21世纪集成电路技术的主流，为集成电路产业提供了前所未有的广阔市场和难得的开展机遇。SoC技术应用研究和开展将对经济建设、社会开展、国家平安和经济社会信息化有着重大意义，同时也为微电子应用产品研究开发、生产提供了新型的优秀的技术方法和工具。SoC设计观念与传统设计观念完全不同。在SoC设计中，设计者面对的不再是电路芯片；而是能实现设计功能的IP模块库。SoC设计不能一切从头开始，要将设计建立在较高的根底之上，利用己有的IP芯核进行设计重用。建立在IP芯核根底上的系统级芯片设计技术，使设计方法从传统的电路级设计转向系统级设计。毫无疑问，今天的高技术公司假设不能很快地成功过渡到SoC设计就有被历史淘汰的危险，因此，研究、开发、应用SoC技术对于企业开展具有至关重要的意义。根本概念及SoC设计流程系统级集成电路〔SoC〕的概念一般是指，能在单一硅片上实现信号采集、转换、存储、处理、UO等功能，将数字电路、模拟电路、信号采集和转换电路、存储器、MPU，MCU，DSP等集成在一块芯片上实现一个系统功能;核心Core〔比方嵌人式CPU〕和假设干IP模块组成。所谓IP〔IntellectualProperties〕模块，是指具有知识产权的模块，包括软IP、固化IP和硬IP3种类型。随着IC的开展和SoC复杂程度的提高，IP己成为SoC设计的技术根底，因此给IP的开发带来巨大的商机，使IP成为了一种商品，IP技术越来越成为IC业界广泛关注的焦点。SoC系统设计方法对传统的设计方法及EDA工具提出了新的挑战。一方面，由于电路设计复杂程度的增加和市场周期缩短的压力，要求SoC系统设计采用基于IP、重用和模块的设计方法；另一方面，深亚微米技术带来新的可靠性问题和物理特性，使得底层的细节必须引起前所未有的重视。SoC系统设计涉及高层和底层两个方面，通过适当地处理两者的关系，保证高层设计能顺利地连接到底层。熟下面励简单月介绍陆一下剩So抽C基右本设优计流血程。朽通常尖，S箩oC谋设计矿包括深系统箱级设家计、摄电路闯级设坛计、巩物理读实现矩、物智理验叉证及帐最终捡验证垮。S偶oC商设计痒中的惠关键今环节见是I盗P蝇Co纸re刘复用假设技术景，完榆成一长个片病上系包统设愧计必金须要令在很举大程取度上蚕依赖饼对公悟司内忧部或比其它廉公司虚的已伤成熟咐芯核咱即I此P母Co歉re防设计帽的复芳用，燃片上驱系统登由I锯PC占or总e的争组合狭将完眨成5助0%也-9知0%涝系统兆功能皇，图变1是菠So货C的遭根本举设计箱流程趁。榴图SEQ融图氧\*友A岩RA窗BI艘C遥隙1葬S锹oC盾的设霜计流摊程弹从图蒜1可搏以看侨出I钩P核分设计罚复用匪技术挪对S柴oC朝设计择的重辜要性醉。但悉是由厘于缺赚乏I掏P设准计规搞范和欧标准擦，设泪计风踪格的嫩差异台导致扔IP靠核交吃流复向用的形困难笼和风沉险，伏阻碍热了S额oC腔的快杏速发假设展。纹而且纪，在柔So添C的砍设计岁工程葵中通揭常包翻括C原PU歌，D华SP谦等需遭要软急件控冤制的茅局部蛮，用绣通常铁的硬储件描固述语萝言H耳DL军构建予、协鲜调及永验证昼这些趣模块拢时将舍遇到叨巨大炮的困姻难和秆消耗尸大量担的时求间。衰So费C设旗计概限念的涛出现卵给电昌子系邻统的粉设计放带来累诸多阀优点沃:芯约片级押的系蓄统集碑成带逝来其捆体积劝和功爽耗小棚，可英靠性眼、稳该定性吴和抗许干扰庭性大召为提艳高，境且信欣号的摊传输边延迟键降低僚，系理统可报以运役行在爽更高帐的频绩率上笼，因赵此，乱大大制缩小绕了系捉统尺峰寸，旁降低刑了系冶统造饱价，壮并且软更易迹于编虾译、透节能涉等。揭So躁C所准涉及观的关块键技狭术的So洁C作食为系付统级龟集成五电路塞，能休在单安一硅冷芯片五上襀余信号伴采集厌、转百换、积存储秒、处正理和裙I/侍O等灰功能昆，将黄数字恨电路哥、模拜拟电亚路、太信号斥采集萍和转僚换电月路和绍、存狼储器渡、M芹PU屋、M汇CU盏、D爱SP王等集冒成在莲一块第芯片造上实旗现一稻个系欣统功徒能。呆这是咏一个纯非常羞复杂通的技软术，扰它的蛋实现心主要讽涉及愉如下浩9个舞方面狼：致深亚盯微米第技术威工艺鲁加工教线宽邮的不过断减话少，磨给电伐路的瓦设计促仿真孝带来立了新巩的挑端战。追原可益忽略无的器全件模物型的匙二级丛三级熔也必造须加皇以考棵虑。烛线与杰线、块器件厅与器术件间转的相省互影吹响将致变得刚不可课忽略金。题低电酿压、敞低功锣耗技浑术浑线宽饲的变扔小，吵使电捡源电舒压也勇变小畏，给惑电路傲设计浑与阈疯值电酸压提旷出了碎新的手要求缓。同吼时随吗着集哄成度攻的提向高，廊电路捐功耗平也会斩相应陵提高珍，所振以必虹须采喜取相盯应措告施，奥以降熟低功针耗。丰低噪某声设蓬计及雷隔离圣技术屯随着氧电路合工作芦频率诊和集胡成度谢的提季高，其噪声重影响迁将变百得越坝来越傲严重巾，降岂噪和齐隔离日技术付变得种十分杆重要芒。对感要求槐较高砌的电登路，漏用P当N结都隔离阔和挖帽槽还沈不能唉到达饥要求颂。作卧为过须渡，然目前搁提出魂了S嗓iP瓜电路菌〔S霉ys眯te康m滥in售P肿ac榜ka世ge宣〕，毫即把刊几个园电路害封装横在一陷起，订多片本集成妖成S盘oC砌。卖特殊坚电路旋的工拴艺兼柿容技早术胆So斑C工沾艺技玩术主楚要考伪虑一冈些特琴殊工锐艺的漂相互识兼容羞性，日例如叹DR甩AM利、F梦la杨sh陡与L峡og尿ic纤工艺俭的兼驱容、有数字省与模筹拟的稀相互茎兼容旺。I益P核望的集绳成必肺须考楚虑工艳艺、失电参窝数等龟条件乌的相葵互兼吴容。框设计绑方法萄的研柏究从So就C的照出现辨对设罩计方酒法也蹦提出敞了更遍高的梳要求康。这溜主要储包括铁设计偏软件散和设振计方祖法的累研究赵和提矛高，些使设期计工临程师港在设同计阶见段就俗能正社确地翠仿真轨出电断路系参统的纵全部繁功能何和真投实性系能指筛标。艇嵌入谅式I阵P核碑设计茅技术恭So涂C是圆许多脑嵌入汪式I贩P核蚁的集素成，妈所以寒有许监多I品P核法亟待蝶研究狗开发咏，例宣如C辉on蜓tr棍ol雪le假、D溪SP政、I伟nt豆er售fa花ce讲、B杰us裕及M扇em怀or驶y技删术等秤。I葡P核跳不仅抓指数鹿字I躺P核垮，同招时还涝包括植模拟尺IP牛核。渗模拟跳IP狠核通捡常还森含有妖电容撤、电顾感等摸。同返时I念P核盆还分俊为软饥核〔挡So小ft总C选or径e〕津、硬挺核〔啦Ha妥rd鄙C台or逝e〕写、固减核〔补Fi都rm全C然or请e〕率。医测试慢策略离和可悄测性华技术摸为了件检测耳设计恢中的尖错误足，可游测性美设计蕉是必味需的梁。S徐oC达测试土可用扒结构智测试厅和可青测性投设计衬等方枝法。承DF竭T技交术包率括内罢建自惕测试卧、扫溜描测喘试及犬特定烛测试者等。唤软硬鲜件协清同设长计技阿术居目前念的系界统假设征不包屯括软埋件那么揉不成方为一妇个完研整的盾系统很，所依以S肆oC屑应该溜说是桶一个包软件熔和硬捆件整缎合的夸系统身。系绍统仿汤真时社必须蒙将软线件和即硬件蛮结合柴在一仗起进每行仿恭真。摘平安鹅保密克技术浪该技呀术涵爹盖算而法和校软硬寄件实欢现，惨在通估信和窜金融雨〔例买如I暮C卡索〕中冻成为炒重要蜂。常等用加烘密算严法有付DE锻S和挪RS遇A等举。腥这9鲁个方悄面是黄进行霸So塘C开愉发时僻必须蜓要认邻真考观虑的爷问题泄，任坡何一尺个忽太视，展都会共在产准品的内性能痛和成涨本方池面带联来巨喊大影档响。萌因此搞，研吊究开绵发S深oC茫首先滤应从结市场云需要绵出发倒，选铜定一嗓个研踢究开智发的佛目标没。数So订C中辫的核狡心股—赵IP旅芯核死过去术完成交完整岗系统酬功能讨的是齿一块衔或多毅块多予层P蜂CB睛或多厅层M止CM死，随铜着半拜导体那工艺刑的发扒展，烧一个足完整浑的系巧统可前以在企一块蜓芯片麻上实画现。携目前驶设计价师把薄预先掉设计笔好的串功能殊块代关替需堪要单帖独设幼计的让部件桐，把温它们也连接羊在一箱起放界在一吩个芯猎片上先，这梯些功悬能块夏芯核仆包括寄微处押理器搁、D玻SP脑、接战口I临/O羡、存陡储器意等。父以上愉功能五块芯度核均猜称I钳P芯贫核。杀IP希是受志专利驶、产压权保途护的情所有油产品识、技忍术和扭软件水。对登于S宾oC典，I病P芯受核是乱组成摆系统陷级芯秋片的乌根本能功能魂块，丈它可山以由船用户贿开发果，I屑C厂莲家开陶或第拉三方胃开发扇。I虾P芯回核可方以是话一个朱可综沃合的群HD皱L或序是一苦个门临级的盖HD斗L或涝是芯寻片的票幅员册。它炒通常膏分为献硬核湿、固渔核、侦软核贱。硬陡核是落被投贝片测奉试验膀证过哥的具姥有特剑定功速能针笛对具勺体工焰艺的叮物理肾幅员每。固钱核是昆将R愁TL肃级的报描述矩结合垒具体盾标准剖单元调库进哨行逻全辑综芹合优道化形击成的命门级钩网表懒，它匠可以煮结合沸具体痰应用佣进行迹适当堂修改怒重新靠验证译，用柔于新证的设楚计。尾软核佛是用胳硬件琴描述管语言坝HD杨L或昌C语俯言写拥成的讲功能膊软件逝，用挪于功快能仿记真，牵具有毁较大岛的灵阿活性梦。目斧前也倚有人催正在委研究忘将专饥有算浪法〔恶PA民p锣ro梦pr捎ie县ta匀ry查a松lg诊or樱it浸hm辉〕通桑过软亭件工周具转灵换成佛IP客芯核倒的工典作。真IP罢芯核蚁应具面备以凑下特茂点：君高的积可预泼测性下可能扛到达贸的最谊好性伪能佩根据犹需要革可灵沈活重颂塑匆可接勤受的撑本钱场目前嫌采用距IP选芯核粥的最渗主要虎的动偿力是低能缩榨短S稍oC嫁的研堤制周得期，槽快速宴投放赶市场眯。用第IP狡芯核陶设计锄比从银头到驴尾设降计芯旬片节神省4际0%爽以上导的时缘间。腾另一塘个重杨要原汤因是腿设计烟工具围和制疗造能拣力的屠脱节伪，现同有设崖计工骑具不遵能满拨足S夸oC壤的设犁计需雀要。混第三捏是成矛本因假设素，纽选择跑IP明芯核商意味场着降扑低了议该部锯件的泡设计颂验证捉本钱照。捉目前稼IP晒芯核纵已成脑为S家oC熟设计偿的基傅础，免So团C研写制成芳功的颗关键愿是是岸否有图大量称可用有的I兵P芯拳核和刊先进鹅的工见艺加吧工线恐，见域图2锁。今峰后5竭0%幸以上践的S槽oC辨设计腐将基遮于I申P芯鞋核。耐图3耍是I赛CE辫给出娘的世哲界I晕P芯旷核市矩场预或测，嚼19甚99室年为竹5.栗28萍亿美弓元，逃增长新率为捧33伸.7句%。图3世界IP芯核1997-2003年市场开展图3世界IP芯核1997-2003年市场开展趋势图SEQ图\*ARABIC2影响SoC的主要技术阔So雅C技兽术的贝展望煤传统闷的S绘oC撤系统罪源于脖AS朝IC拨〔A间pp货li约ca食ti真on奴S青pe位ci够fi亮c隐In棕te雨gr将at牺ed矩C登ir型cu赛it撒〕，王其典寒型结毁构如丝图4忆所示涝。这谣种S惨oC夕系统亡主要偿是数档字部瑞分，英包括掉处理卖器、敌存储斑器、艳外部警接口摘和相悔应的军嵌人谣式软钱件。症图齿4蝶传统钩的S搂oC邪结构满但随览着单纹片集奥成电喇路设导计技菌术、访IP代核复芦用技洪术和鞋工艺迹制造继技术踪的进偏步，姐以及蚂人们裤对系箱统小确型化幅、便愚携化脂要求精的提金高，够现代茧的S窃oC挡芯片拘所采炮用的蓝模块余与传浩统的册So算C芯布片比葡较，勒更加总多样虎化和唇更为尚复杂获。让淘我们妥以微南处理科器和隆无线著手持弹水两个轮应用宾领域眉为例顽，说励明其解结构捡上的签复杂投性。袄对于堵微处档理器奶，有梅些公惑司将百大量茧的功蚂能集纠成在丽单个嗓芯片纷上，巷如复具杂的城微处碎理器善有多踩个执秘行单剧元、丘大型巩的L障2站SR姥AM方c逼ac退he法储存军器、己存储捕器加慨上I喉/0慧控制暑器及按图形逝引擎报等。古甚至后在同隔一个筐芯片请上包验含两粱个复移杂的杰微处对理器旁。对央于一夏些包南含在队无线顷手持般质里的结So肚C，丸其上欢集成倚有R招F模膀块、滔模拟怠模块批、闪向存模萍块、盈数字狭CM摘OS说逻辑古模块馆以及珍嵌人情式的判DR戏AM鲁模块打等。糟图5全为单减芯片吉蓝牙模的主芒要系六统框毅图。舅图彩5币单芯抄片蓝吨牙S驻oC逃系统拜框架享图惜比照莲图4邪和图狸5，醉可以暮发现逃，现充代的今So析C的盼开展变趋势塞是将炕越来抹越多矛的功桃能:测数字颈的、到模拟虏的、令射频籍的、碧音频情的、嘴微处划理器约及复拳杂的即模拟隔与数素字接统口等厦集成虽在单橡芯片鹅上。窃现代娘的S水oC亡，通掩常都铺存在获混合贴工艺砍和混截合信识号，汇与无敌线手寒持电宰话类贸似，刮它们滩都有足如下美的特要征:仍很大竿的体粘积、球很高初的频叹率、像混合拢技术云〔R扁F,脊沈an杯al脖og蔑,作fl傲as貌h方,卫e-剂DR喝AM扯p也lu投s砍di捏gi页ta冒l〕烘以及砍无源托元件裙等。拌将如肠此庞唇大的诉功能善系统特集成蓝在单监个芯锯片上近，首场先大奉大增势加了卡工艺泼过程景和工瞧艺的也复杂知性，乖降低牧了成惑品率奉，增另加了见生产胜本钱殿;同撕时要贴求芯她片的怀面积剥要很槽大，租因为泼芯片邪的尺银寸与邮缺陷渣有关初，缺隶陷密贫度与并芯片发的面尿积是为成正象比的和，大亭芯片倍〔3娘40漆0匠mm右2〕枯,生族产成泻本就阿非常冠昂贵容〔>群10序00懒$,扑2径00孤1年垂的参勾考价挤格〕膜，从视而降窄低了暴圆片鬼的生赴产率腔〔指养每个船圆片昏上好晋的芯创片数程〕。劫典型点的数谷据是谅，2句00拣m读m的勤圆片去上可厌生产静的芯确片数景约为概36违个，略但加惰工出勒来可衰卖的源好芯充片只淋有3仙-4翠个，钳显然杠其成忽品率扣低于毙10虾%。春而荣IT草RS匙〔I吓nt农er斯na扮ti圣on土al橡T颂ec弱hn脉ol峰og绝y痒Ro湿ad撕ma寺p戏fo然r中Se健mi饼co侍nd宴uc仍to催rs扰〕拍方案债使用贱大于粒20凉0饺mm肯甚至洪更大副的圆舌片，阔未来仁几年将都不谈可能音改变梳大芯发片生惯产成霜本昂复贵的拴状态铲。另族外，电不考均虑成业本因遵素，喘太大求的芯裤片也妻会带啊来其估它的脑问题弱，在哄文献势中用厦L3伶〔础Lo尺ng庄神Lo堆ss羽L建in滩e土〕来屈表征惭。L走3问乞题是益指与曲芯片谢上固攀有传代输线鹅电阻炼相关粱的高它延时沿，小蛇横截呆面的慌长传牙输线咸，其话总电弱阻是撕低损挣耗的取传输颈线的皱总电资阻的泛10晚20痛倍，腾这种渗线的辩传输布延时扶是低熊损耗四线的米5-浆10偶倍。风这意奋味着衫，系喜统的纠工作井频率声在2戚G面Hz财以上独时，丛只能企在大矮芯片北的局桨部区萍域支张持最讽高的冶时钟酬频率廉。而枕且许胞多功荷能由拳于所赚使用苦的半让导体旨硅片顺的限轮制不扬能够脏被优忌化。那么由于眠So侄C遇祝到了秒上述颂种种功严峻分的挑桶战，基一种离观点举认为别，部套分的扒So裤C在喂设计虚思想慧上是筐充满顿希望清的，芳但在派工艺属上却肚缺乏炼实现瓶的途奥径；巨另一暑种观汽点认截为，灾So劳C对隆许多穗应用眨领域瑞都不喊是一搏种低赤本钱偿的解程决方庭案，更而一厕些被择称为涉FC如Ms油〔F吐ew跪-C竭hi狐p-金Mo易du呢le马s〕厕的小孤的多裳芯片伴模块宗MC俘Ms伏〔期Mu毙lt弊i-偶ch币ip远m疏od艇ul婆es霞〕也扩许是样一个数概系统称应用瞒的功蚕能田—拼成补本的垫优化据解决微方案岂，这虹种优巨化解捷决方救案也倒被称晃为S欢ip裤〔s废te学m务in蝴P忘ac均ka冶ge鼓〕。垮Si顶p技臭术允冷许将浊不同游种类备的器辆件集化成在爪一个帝小的殃封装何中，煌包括捐在基暗片上姥的嵌红人式漫器件垃和三刊维芯沙片堆光积方秆式。余对于浸Si隶p结沈构，素特殊浪的功魔能可丘以特退殊设悬计，设既能叉保持绝高带括宽、具低延宜时的昆特征渔优势缴，又绳能减慰小芯览片到侮芯片惩之间匙的总袜线电称容，辛从而鸡到达曾大幅绕度地留减小事系统灯功率斜要求鼠和热岗耗散梁的目拼的。木基于锁Si适p的熄种种隆优点悠，可状以预宣言S合oC罚的应吨用领传域都徒可以酸用S炭ip姨来替燥代。联当S改oC林和S肉ip渣在功引能上锤都能韵满足狸要求鼓时，命最终训选择泼So划C或挠Si卡p设停计的膏决策居取决绍于成扬本分费析结妻果，秧本钱露分析燥将功坊能、想圆片谢尺寸胶、芯排片成邮品率喊、工贷艺复吹杂性圾、制肺造成霉本等释因素仔全都识考虑满在内始。下铁面以仍蜂窝里式手熊持电涛话为认例，饺分别叠进行芳So暗C与码Si期p结不构设孤计的售本钱它分析浪。图岁6为亦该电赏路S以oC砖与S弦ip些设计果结构雄示意顺图。唇用S脂oC伤设计译其结葬果为溪一片壶25援mm茎A它SI料C芯供片；仆用S座ip菌设计吓，可展用4屿个1摄4片mm倦的芯赞片组桂成。缴表2鱼列出布了采遗用S口oC所与S的ip非设计翅本钱天分析犯表。伶图参6里蜂窝醉式手始持电访话S剥oC状和S祖ip颂结构祖示意况图父表SEQ床表絮\*乒A伙RA糕BI聪C蠢痛2酬蜂勒窝式叫民电路掉采用纲So杏C与遥Si冤p设禁计成搂本分遣析表徐从表湿2可遍以得蜜出结犹论，蹲即蜂裂窝式慈手持皆真的S矩ip吧结构廉比S切oC哈结构缎本钱匹低4班0近%。羊这是寺针对过芯片挎都是饺CM从OS迅工艺烟的情迫况，喝如果轻是混宰合工垫艺，冈Si推p结向构与冤So互C结互构相涂比，讯其优降势更财大。貌Si批p是揉So稿C与就传统围的独求立封摔装产馋品的拿良好育结合奏点，塞适宜殖的S追ip盟设计餐既能算够提汇供S贡oC岂希望府的功喷能，近同时拒拥有假低功况耗、做高速维度和摇小体讽积的扇优点倒，而艺且避酸免了熊由于胁制造马工艺扣复杂窑、产逐品测橡试难榆度及柱产品崖面市男延时浅的增括加而胀带来暑的高傻本钱隔问题握。闸结束抗语树So杏C成良为新行一代哥应用程电子唱技术寨的核肝心违并将忠影响键现有露计算借机的细体系牲结构兼已经悦成为漏不争并的事岂实，祝这不替仅是冤电子短技术苏本身析的革佣命性珍标志舱，也章是电恳子技哨术应纵用和森体系滤结构叙的重钱大历屑史变头化。蜻So流C并哥不是慎凭霸空产申生的暴；而椒是几殖十年在应用污技术闯积累工和电禾子技谢术发助展在的