SOC設(shè)計方法學(xué)（一）
摘要：本文通過對集成電路IC技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的討論和歷史回顧,特別是通過對電子整機設(shè)計技術(shù)發(fā)展趨勢的探討,引入系統(tǒng)芯片（SystemonChip,簡稱SOC）的定義,主要特點及其設(shè)計方法學(xué)等基本概念,并著重探討面向SOC的新一代集成電路設(shè)計方法學(xué)的主要研究內(nèi)容和發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：SOC 軟硬件協(xié)同設(shè)計 超深亞微米 高層次綜合 IP核 設(shè)計再利用
引言
人類進入21世界面臨的一個重要課題就是如何面對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展信息化的挑戰(zhàn)。以網(wǎng)絡(luò)通信、軟件和微電子為主要標(biāo)志的信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展既為我們提供了一個前所未有的發(fā)展機遇,也營造了一個難得的市場與產(chǎn)業(yè)環(huán)境。
集成電路作為電子工業(yè)乃至整個信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)得益于這一難得的機遇,呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。以軟硬件協(xié)同設(shè)計（Software/Hardware Co-Design）、具有知識產(chǎn)權(quán)的內(nèi)核（IP核）復(fù)用和超深亞微米（Very Deep Sub-M集成電路ron,簡稱VDSM）技術(shù)為支撐的SOC是國際超大規(guī)模集成電路（VLSI）的發(fā)展趨勢和新世紀(jì)集成電路的主流。
與此同時,集成電路設(shè)計技術(shù)的進步滯后于集成電路制造技術(shù)的進步已成為制約未來集成電路工業(yè)進一步健康發(fā)展的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的、基于標(biāo)準(zhǔn)單元庫的設(shè)計方法已被證明不能勝任SOC的設(shè)計;現(xiàn)行的面向邏輯的集成電路設(shè)計方法在深亞微米集成電路設(shè)計中遇到了難以逾越的障礙;芯片設(shè)計涉及的領(lǐng)域不再局限于傳統(tǒng)的半導(dǎo)體而且必須與整機系統(tǒng)結(jié)合;集成電路設(shè)計工程師們從來沒有像今天這樣迫切地需要汲取新知識,特別是有關(guān)整機系統(tǒng)的知識。所以盡快開展面向SOC的新一代集成電路設(shè)計方法學(xué)研究對于推動集成電路的發(fā)展是至關(guān)重要的。
回顧20世紀(jì)后半葉集成電路工業(yè)的歷史,不難看出著名的MOORE（摩爾）定律一直在準(zhǔn)確地描述著集成電路技術(shù)的發(fā)展。專家們普遍認為,在新的世紀(jì)中,這一著名定律仍將長期有效。盡管MOORE定律揭示的集成電路工藝技術(shù)的進步規(guī)律是那樣的誘人,且其發(fā)展速度之高在現(xiàn)代社會是少有的,但是今天正在蓬勃發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進步相比（見圖1）還是相形見絀,遠遠不能滿足信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。
據(jù)有關(guān)報道,在今天的美國社會如果以每分鐘9美分的費用計算,并有15%的家庭每天平均上網(wǎng)60min,則現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)容量必須增大1倍,由此引發(fā)的交換設(shè)備投資為300億美元,接入設(shè)備投資多達7000億美元。這些交換設(shè)備和接入設(shè)備對集成電路的需求拉動將是巨大的。
現(xiàn)代通信技術(shù)正在向個人化,寬帶化和智能化方向發(fā)展（圖2）。以GSM為主要代表的第二代移動通信的發(fā)展對集成電路的拉動作用在20世紀(jì)的最后1年表現(xiàn)得淋漓盡致。
