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SoC設計領(lǐng)域有哪些新的技術(shù)和應用趨勢值得關(guān)注?

電子工程師 ? 來源:電子工程專輯. ? 作者:電子工程專輯. ? 2021-05-12 09:39 ? 次閱讀

隨著5GAIoT時代的到來,越來越多的智能化應用場景誕生,也就有了“應用和軟件定義芯片SoC設計”的趨勢,對產(chǎn)品快速迭代也提出了新的要求。這就意味著,SoC設計需要:

更有效地解決具體實際場景的問題

更快的市場響應速度

具備特性差異化和成本優(yōu)勢

我認為目前SoC設計主要有以下幾個關(guān)鍵趨勢:

1)DSA(Domain Specific Architecture or Domain Specific Accelerator), 面向?qū)S脩妙I(lǐng)域的協(xié)處理器加速器

DSA的目標就是提升計算的能效比,因此可以更好地滿足SoC設計的差異化、安全性以及推向市場的時效性。如何達成這個目標?其中一個核心理念是“術(shù)業(yè)有專攻”,在硬件領(lǐng)域便是用專用硬件滿足特定領(lǐng)域需求。

但這跟一般的ASIC硬件化不同,DSA要滿足的是一個領(lǐng)域的需求,解決一類問題而非單一問題,因此能夠?qū)崿F(xiàn)靈活和專用性的平衡。就處理器領(lǐng)域而言,DSA可以被解釋成Domain Specific Accelerator, 即在通用處理的基礎上,擴展出面向某些領(lǐng)域的加速器,以提升解決該領(lǐng)域問題的效率。

2)全棧式的SoC設計平臺化

全棧式的SoC設計平臺化可以極大縮減傳統(tǒng)SoC設計周期和設計成本。一站式的SoC平臺可以提供SoC軟硬件設計的整體解決方案,一般包括SoC設計所需的基礎共性IP、SoC架構(gòu)、測試用例、操作系統(tǒng)、軟件驅(qū)動、算法庫和開發(fā)工具等模塊。

目前,芯來科技面向MCU、AIoT等應用領(lǐng)域,已經(jīng)推出了基于芯來RISC-V 處理器的全棧IP整體解決方案,包括預集成的整體SoC模板(包含芯來的基礎IP庫,統(tǒng)一的IP接口和總線結(jié)構(gòu)等)、軟件硬件驅(qū)動、NMSIS算法庫、完備移植好的操作系統(tǒng)示例和芯來自己的IDE/SDK等一系列開發(fā)環(huán)境。

讓客戶在SoC設計上確保按需定制,不浪費資源,幫助客戶降低研發(fā)投入,提高研發(fā)效率和質(zhì)量。芯來全棧IP平臺可以承擔客戶80%的通用SoC設計驗證工作,而讓客戶投入更大的精力專注于20%的專用SoC設計。

3)chiplet新的IP復用模式

在后摩爾定律時代,芯片集成度越來越高,SoC設計越來越復雜,為了降低整個芯片SoC設計周期以及開發(fā)總成本,Chiplet模式成為一個流行的趨勢。Chiplet 其實就是一顆具有一定功能的裸片(Die)。基于Chiplet 模式,首先將需要實現(xiàn)的復雜功能進行分解,然后開發(fā)或是復用已有不同工藝節(jié)點、不同材質(zhì)、不同功能的裸片,最后通過 SiP(System in Package)封裝技術(shù)形成一個完整的芯片。因此Chiplet 就是一種新的IP復用模式 - 以芯片裸片的形式提供。

Chiplet除了可以解決數(shù)字電路模擬或接口電路在工藝節(jié)點上的錯位問題外,也可以給SoC設計提供更大的靈活性。例如,有些SoC設計在不同場景下,對接口或模擬的通道數(shù)量要求不同,如果都集成在一顆die上缺乏靈活性,性能、功能和面積(也就是所謂的PPA)方面難以做到最優(yōu)。

Chiplet通過數(shù)字和模擬更好地解決了場景化的靈活性問題,當然同時chiplet也面臨著諸多挑戰(zhàn),例如接口標準化、接口間巨大的數(shù)據(jù)量造成裸片和裸片間互聯(lián)所產(chǎn)生的大功耗等問題。

物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算等領(lǐng)域?qū)oC設計的要求跟移動計算/個人電腦有什么不同?如何選擇合適的處理器內(nèi)核?

從個人電腦到移動計算(手機),芯片SOC設計(也包括處理器發(fā)展)主要為單一應用、重點產(chǎn)品驅(qū)動。而目前隨著5G、AIoT、邊緣計算等應用場景多點開花,而且都還沒有明確的行業(yè)標準和規(guī)范,應用場景更多元化,需求更碎片化,單品需求適量,創(chuàng)新迭代變快,也需要更快的市場響應速度。

因此芯片SoC設計定制化成為趨勢。而處理器作為SoC的整個控制大腦,在選擇上除了傳統(tǒng)的PPA硬件指標,完整的基礎軟件工具鏈和生態(tài)外,更看重的是處理器的靈活性和擴展性來滿足差異化和多樣化的設計,以及技術(shù)壁壘的建立。

ARM在這些新興領(lǐng)域也沒有絕對的生態(tài)優(yōu)勢,因此開放且擁有精簡、低功耗、模塊化、可擴展等技術(shù)優(yōu)勢的RISC-V在AIoT和邊緣計算等領(lǐng)域及需要定制化的場景將大有可為。

除了技術(shù)上的靈活性,RISC-V也能為AIoT、邊緣計算等領(lǐng)域帶來顯著的成本優(yōu)勢。國際市場分析機構(gòu)Semico Research在其名為“RISC-V市場分析:新興市場”的報告中指出,預計到2025年,市場將總共消費624億個RISC-V CPU內(nèi)核,而中國將擁有全球最大的市場空間。

編輯:jq

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原文標題:SoC設計領(lǐng)域有什么新的技術(shù)和應用趨勢值得關(guān)注?

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