以soc为中心的多学科融合与渗透

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1、以SoC为中心的多学科融合与渗透

2、第1摘要：SoC是多个学科追求的目标。文中围绕SoC的学科交*情况、各学科的渗透与交融，提出单片机应用系统设计部门如何为SoC化作好技术准备，微电子技术如何从半导体领域走向对象领域；探讨我国MCU嵌入式应用SoC化面临的问题。　　SoC(SystemonChip)是指以嵌入式系统为核心，集软、硬件于一体，并追求产品系统最大包容的集成器件，是目前嵌入式应用领域的热门话题。电子产品设计工程师、微电子IC设计工程师、计算机专业人士都在议论与研究。SoC的成功实现了要求多学科的协作与融合。一、SoC的多学科交*　　图1展

3、现了以SoC为中心，多学科交融、渗透的关系。SoC是微电子学科、电子系统设计追求的目标。计算机学科全力加速这一目标的实现，电子设计自动化则以半定制方式实现SoC或为微电子IC设计的SoC解决方案做前期准备工作。500)this.style.ouseg(this)">图1　　1.SoC是微电子领域IC设计的最终目标　　IC产业技术发展经历了电路集成、功能集成、技术集成，直到今天基于计算机软硬件的知识集成，其目标就是将电子产品系统电路不断集成到芯片中去，力图吞噬整个产品系统。单芯片的嵌入式系统的出现，以单个芯片实现的产品系统不仅仅限于硬件系统，而是一

4、个带有柔性性能的软、硬件集合体的电子系统。　　2.SoC是现代电子系统的最佳选择　　嵌入式系统，特别是MCU的出现与普及，使传统电子系统全面进入了现代电子系统。作为电子系统追求的目标就是最大限度地简化电路设计，并获得整体产品系统的可靠性、精度、稳定性等品质指标。SoC将电路系统设计的可靠性、低功耗性等都解决在IC设计之中，把过去许多需要系统设计解决的问题集中在IC设计中解决。系统设计工程师可集中精力研究对象领域中的诸问题。SoC是现代电子系统设计的最佳选择。　　3.SoC软件平台的计算机专业介入　　早期的嵌入式计算机系统应用完全依赖计算机专业人员

5、，而单片机出现后，则以裸机形式抛给了对象应用领域的电子系统设计人员。在传统电路设计基础上，系统设计人员很快地掌握了嵌入式系统及外围接口电路设计。然而，基于汇编语言的应用程序设计则形成了随意性设计模式。在产品硬件电路走向SoC时代，突出了软件开发的比重后，对象领域系统设计人员有力不从心之感。要大力提高单片机领域中应用软件设计水平，必须有计算机专业人士介入，提供良好的开发平台和嵌入式操作系统。　　4.电子设计自动化为SoC另辟蹊径　　在MCU推出稍后，IC设计推出了半定制的ASIC解决办法，这就是各种类型的可编程逻辑器件。中期的可编程逻辑器件是作为M

6、CU应用系统的一种补充手段，即非标准电路的替代性设计。随着超大规模逻辑器件及逻辑设计语言的发展，FPGA、EPLD便成为SoC半定制设计或全定制ASIC前期设计的一种手段。二、SoC使微电子从半导体领域走向对象领域　　1.IC从电路集成到知识集成　　相当长的时间内，IC设计从事于基础的模拟电路与数字电路集成，IC设计的重点在半导体物理与半导体工艺领域。IC设计进入功能集成、技术集成后，要解决许多对象领域的技术内容，如数据采集系统IC要解决宽量程输入的增益控制、非线性修正、零点校准、动态信号采样/保持等；进入SoC后，在硬件体系中，除了考虑基本功能

7、电路外，还必须考虑为满足可靠性、控制、低功耗管理要求的电路配置，还须有应用软件的嵌入。这就要求IC设计队伍与对象领域、计算机专业领域的融合。　　2.SoC是微电子部门的主体产业　　SoC虽然是多学科的融合，但主体在微电子产业部门。这是因为SoC是集成电路从电路集成、功能集成、技术集成到知识集成逐步发展的结果。除了SoC的功能性设计必须依赖对象领域外，系统的可靠性设计、功耗管理设计等许多原先是系统设计中必须考虑的问题，在超大规模集成电路以及后期的MCU设计中都得到了综合的解决。　　3.SoC使IC设计走上综合技术设计之路　　SoC使系统以集成形态直

8、接推向产品系统化设计，最终电子产品设计人员不再介入系统电路设计。这样一来，原有的IC产业设计部门应有通晓对象领域要求的专家介入。由于SoC的柔性特性，SoC硬件中要解决的并非单个产品系统中的特殊问题。SoC趋于通用化的产品系统解决，有利于以微电子部门为主体的解决。三、单片机应用系统SoC化的技术准备　　1.从SSN设计走向平台模式　　立即从随意性的软、硬件设计方法转入标准化、系统化、规范化(SSN)设计中，并按照MCU应用系统的柔性特征建立起平台模式的开发平台及标准软、硬件库。只有这样才能与微电子SoC发展相接轨。　　2.创建为SoC服务的集成知

9、识设计　　我国单片机应用领域10多年来的应用开发历程，积累了丰富的嵌入式应用设计的硬件、软件成果。这些成果对于SoC的软、硬件设计以及S