揭开SoC神秘面纱

本文同时发表于昨日出版的《电脑报》

　　随着科技的发展，半导体工艺制程进入微米时代，在一个小小芯片上整合上百万甚至上亿个晶体管，不再是个幻想。集成技术的飞速发展使得IC设计与制造业引起了一股整合（SoC）潮流，同时，越来越多的人一认定SoC将是未来发展的必然趋势，现在任何芯片厂商都以面积最小化、功能最大化为自己的发展方向。AMD、Intel、SiS、VIA等世界著名芯片厂商都投入了不少精力和人力，希望自己能在未来的市场竞争中立于不败之地。

　　SoC是什么

　　SoC是英文System-on-Chip的缩写，可以译为系统单芯片，此概念是20世纪90年代提出来的，它的目标是为了克服多芯片集成系统所产生的一些系统性能提升问题，通过嵌入式系统为核心，提高芯片集成的系统功能以获得更高的系统性能。SoC与过去的电子系统刚好形成了鲜明的对比，以前一个完整的电子系统往往由许多不同的芯片构成，每个芯片分别负责不同的功能。而现在加入系统集成技术后，同样的电子系统只需要一块芯片，便可以实现从前需多块芯片同时工作才能实现的功能。

　　不知道大家还记不记得以前经常听到的信息家电，其实那个东西应用的就是系统单芯片技术。随着时间的推移和人们认识的深入，它的市场价值已越来越受到人们的重视，因此众芯片厂商均加大了SoC的研发力度，现在越来越多的整合产品都相继投放市场了。

　　SoC，从IC到IS的发展

　　SoC可以说是微电子芯片技术进一步发展的必然方向。90年代以来，SoC已成为微电子芯片技术发展的热点，现在其市场占IC总市场份额的10%以上，预估，21世纪初期可达50%以上。现在的SoC发展还在初级阶段，需解决一系列工艺（如DRAM、Flash与Logic技术的兼容）、设计（如IP模块）技术和设计方法、测试策略及可测试性等技术课题。今天的SoC芯片主要可以分为有三种类型，一种是以MPU为核心，集成各种存储器、控制电路、时钟电路，乃至I/O和A/D、D/A功能于一个芯片上；另一种是以DSP为核心，多功能集成为SoC；再一种则是上两种的混合或者把系统算法与芯片结构有机地集成为SoC。它们在IP利用率、通用性、芯片利用率、性能以及设计周期等方面各具优缺点，因此当前兼容共存。

　　SoC技术的出现可以说是微电子由现行的IC（电路集成）向IS（系统集成）的发展。系统集成不只是许多集成电路简单的二次集成和向单芯片上的映射，而是从系统功能和性能出发，结合芯片结构，融合软硬件，来设计和制作微电子芯片，在更高层次上发展芯片技术。

　　在CISC年代要完成1MOPS的MPU芯片需要消费几百万个晶体管，而现在用SoC技术，并采用RISC结构，用同样晶体管数可达到几到几十GOPS的处理能力的芯片；而如果采用专用SoC设计方法，则为实现某一专用目标而达到其相应的工作速率，估计仅需要集成几十万个晶体管。

　　SoC应用谈

　　现在SoC技术可以说是处于高速发展期，而现在市面上我们常见到的采用SoC技术的大众消费品大体上有IA（信息家电）、PC（个人电脑）以及其他一些联网设备（如：PDA等），这方面各厂商都有自己的优势，而最近（10月4日）核心逻辑芯片组暨绘图芯片领导厂商矽统科技(SiS)推出了自己的最新SoC技术的产品，下面我们就以SiS为例看看SoC技术的应用。这次矽统科技推出的SoC产品可以说是新世纪的一个进步，展现出了该公司在SoC技术方面的实力和优势。这次矽统科技和八家协作厂商共同展示其最新一代支持信息家电平台高整合芯片组：SiS550 Family。这一系列产品标志着矽统科技正积极进军IA（信息家电）市场的力作。最新推出的SiS550 Family包含了三颗SoC高整合芯片：SiS550、SiS551与SiS552。SiS550单芯片整合了X86 CPU，南桥与北桥及GUI引擎，并支持2D绘图引擎、 DFP/TV输出、DSTN、PCI/USB/IDE、六声道音效、LPT/CIR控制器与Flash ROM的接口，提供给客户功能最齐全的解决方案。SiS550定位在单一用途、功能简易的 IA产品上，如I-Box上网机、Web-Pad、Thin-Client、Pocket PC与IPC等。 SiS551以SiS550为基础扩展了其安全机制与内存规格，除具备SiS550各项支持的功能，另整合SmartCard控制器与Sony的Memory Stick控制器，适合 Home Gateway与POS及网络金融交易机器等。SiS552是SiS551再扩充支持效能强大的slice layer DVD硬件译码加速器，视讯输入连接端口(Video Input Port) 与Consumer Digital Audio Interface，提供非常完整的多媒体影音应用，可设计成I-DVD、VOD、家庭电影院等产品。

　　SiS550 Family可以说是功能完整，不但符合所有IA产品的应用需求，而且能为客户节省成本，所有使用SiS550的客户在IA领域里几乎可以应用于任何产品。这三颗SoC产品是pin-to-pin兼容的，客户在产品设计方面有充裕的延伸性与扩充性。支持的操作系统包括： Win98、Linux、与WinCE。除此之外，笔者还了解到了很多其他的功能，这里就不一一叙述了。

　　SoC与我们

　　看看我们现在最常见的PC吧，一般的PC中都包含了多块不同的芯片，如CPU、北桥逻辑芯片、南桥逻辑芯片以及绘图芯片等等，如果我们需要联网或上网还需要网卡芯片和调制解调器芯片，这样下来一台PC机的线路不但复杂，而且体积较大，更重要的是这样导致了材料的重复使用，这样产品的价格居高不下也就不难理解了。

　　那么SoC到底和我们平常的老百姓有什么好处呢？其实，我们如果要想全面的说明这个问题也是比较困难的，因为SoC的应用真的是太广了，它不但对我们非常有好处，对以后科学研究，科技发展都有着非常深远的影响，这里我们只谈谈SoC对我们老百姓的影响和好处。想象一下，如果有一天，一款芯片就具备了现今PC的CPU、Memory、声卡、显卡、MODEM、网卡等功能，那么你购买一台PC的花费不但会大幅下降，而且你购买的计算机的体积也会越来越小，故障率也会大幅减小，为什么这么说呢？从厂商研发的角度来说，如果一款芯片可以实现上述功能，那么他们在制造过程中就可以节省大量的材料，资源得到了充分的利用，生产成本当然也就得到了降低，而且由于资源的充分利用，使的集成电路的结合性的大幅提高，体积的减小和故障率的减小当然也就得以实现了。另外，随着SoC技术的发展，信息家电的将会大步进入市场，这样更多的老百姓可以遨游网络世界了。同样，SoC技术如果应用于笔记本的话，那么笔记本的价格将会大幅下降，说得夸张一些，到那个时候也许我们每个人都可以拥有一台自己的笔记本了。

　　SoC，未来发展是必然

　　看看英特尔不断推出自己新的整合芯片组，再看看SiS、Ali的整合芯片产品和其他相关产品，VIA的一系列并购行动等，［威盛拥有了并购Cyrix、芯片组、S3、网络芯片(以IEEE1394为核心)以及软件（如etBIOS）等多个领域的核心技术］充分说明了各大厂商对SoC技术的重视，实际上，目前SoC已经成为整个IC技术发展的一个必然趋势。现在，大家都在谈论全球PC市场发展速度的趋缓、谈论所谓的“后PC时代”、谈论信息家电。尽管2001年全球半导体产值将衰退20%以上，是半导体产业有史以来最大幅度的负增长，不过SoC技术的应用却是有增无减。2000年约有40%的ASIC设计使用SoC技术，据推测，2001年将会有60%以上的ASIC设计使用SoC技术。

　　总之，SoC是未来IC的发展方向，它的发展将推动科学研究、科技发展并且可以给我们老百姓带来更多具备多样化功能和多用途的产品。