20世紀90年代后期,隨著半導體加工技術(shù)跨人深亞微米時代,可提供晶體管門電路在百萬以上的設(shè)計和加工能力,使系統(tǒng)級芯片的概念有了實現(xiàn)的可能。
作為ASIC(Application Specific IC)設(shè)計方法學中的新技術(shù),系統(tǒng)級芯片始于20世紀90年代中期。
1994年Motorola公司發(fā)布的Flex CoreTM系統(tǒng)(用來制作基于68000TM和PowerPCTM的定制微處理器)和1995年LSI Logic公司為SONY公司設(shè)計的系統(tǒng)級芯片,是基于IP(Intellectual Property)核完成系統(tǒng)級芯片設(shè)計的最早報道。由于系統(tǒng)級芯片可以充分利用已有的設(shè)計積累,顯著地提高ASIC的設(shè)計能力,因此發(fā)展非常迅速。
進入21世紀,標志著ASIC設(shè)計時代結(jié)束,嶄新的系統(tǒng)級芯片時代的到來。
為了適應科技發(fā)展和市場競爭的需要,系統(tǒng)設(shè)計者不斷尋求更短的上市時間,更高的性能和更低的成本,所有這些都是推動系統(tǒng)級芯片需求的主要因素。世界系統(tǒng)級芯片市場1998年只有57億美元,而到2003年已經(jīng)達到了265億美元,市場保持36%的年增長率。
作為IC設(shè)計技術(shù)和未來市場的走向,系統(tǒng)級芯片也逐漸受到了國內(nèi)IC行業(yè)的重視。
系統(tǒng)級芯片是在單片上實現(xiàn)全電子系統(tǒng)的集成,具有以下幾個特點:
1、規(guī)模大、結(jié)構(gòu)復雜。
數(shù)百萬門乃至上億個元器件設(shè)計規(guī)模,而且電路結(jié)構(gòu)還包括MPU、SRAM、DRAM、EPROM、閃速存貯器、ADC、DAC以及其它模擬和射頻電路。為了縮短投放市場時間,要求設(shè)計起點比普通ASIC高,不能依靠基本邏輯、電路單元作為基礎(chǔ)單元,而是采用被稱為知識產(chǎn)權(quán)(IP)的更大的部件或模塊。在驗證方法上要采用數(shù)字和模擬電路在一起的混合信號驗證方法。為了對各模塊特別是IP能進行有效的測試,必須進行可測性設(shè)計。
2、速度高、時序關(guān)系嚴密。
高達數(shù)百兆的系統(tǒng)時鐘頻率以及各模塊內(nèi)和模塊間錯綜復雜的時序關(guān)系,給設(shè)計帶來了多問題,如時序驗證、低功耗設(shè)計以及信號完整性和電磁干擾、信號串擾等高頻效應。