SoC的發(fā)展也至少遇到了四大難以逾越的挑戰(zhàn)

SoC（System-on-a-chip）芯片級(jí)系統(tǒng)，也叫片上系統(tǒng)，根據(jù)維基百科的定義：是一個(gè)集成電路（也被稱為“IC”或“芯片”），集成了的所有組件的計(jì)算機(jī)或其它電子系統(tǒng)。它可能包含數(shù)字，模擬，混合信號(hào)和通常的射頻功能 - 全部在單個(gè)基板上。由于其低功耗，SoC在移動(dòng)計(jì)算市場(chǎng)中非常普遍。

而在ITRS2013版本中，對(duì)soc的定義是：將極其復(fù)雜的系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上或單一封裝內(nèi)，且價(jià)格低廉誘人。

在這里首先要科普一個(gè)概念：ITRS （International Technology Roadmap for Semiconductors）國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展路線圖是由歐洲、日本、韓國(guó)、***、美國(guó)五個(gè)主要的芯片制造地區(qū)發(fā)起的，目的是確保集成電路(IC)和使用IC的產(chǎn)品在成本效益基礎(chǔ)上的性能改進(jìn)，從而持續(xù)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的健康和成功。

ITRS自1999年第1版問(wèn)世后，每偶數(shù)年份更新，每單數(shù)年份進(jìn)行全面修訂。ITRS的目標(biāo)是提供被工業(yè)界廣泛認(rèn)同的對(duì)未來(lái)1 5年內(nèi)研發(fā)需求的最佳預(yù)測(cè)，對(duì)公司、研發(fā)團(tuán)體和政府都有指導(dǎo)作用。路線圖對(duì)提高各個(gè)層次上研發(fā)投資的決策質(zhì)量都有重要意義。

從狹義角度講，SoC是信息系統(tǒng)核心的芯片集成,是將系統(tǒng)關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上;從廣義角度講, SoC是一個(gè)微小型系統(tǒng),如果說(shuō)中央處理器(CPU)是大腦,那么SoC就是包括大腦、心臟、眼睛和手的系統(tǒng)。

國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界一般傾向?qū)oC定義為將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存儲(chǔ)器(或片外存儲(chǔ)控制接口)集成在單一芯片上,它通常是客戶定制的,或是面向特定用途的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。

SOC有三個(gè)鮮明的特征：

1、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)功能的VLSI（超大規(guī)模集成電路，晶體管數(shù)在100000以上）； 采用超深亞微米工藝技術(shù)；

2、使用一個(gè)以上嵌入式CPU/數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）；

3、外部可以對(duì)芯片進(jìn)行編程。

SoC ( System - on - Chip)設(shè)計(jì)技術(shù)始于20世紀(jì)90年代中期，隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展, IC設(shè)計(jì)者能夠?qū)⒂鷣?lái)愈復(fù)雜的功能集成到單硅片上, SoC正是在集成電路( IC)向集成系統(tǒng)( IS)轉(zhuǎn)變的大方向下產(chǎn)生的。一般來(lái)說(shuō)，有三種可區(qū)分的SoC類型。圍繞微控制器（MCU）構(gòu)建的SoC，圍繞微處理（MPU）器構(gòu)建的SoC（這種類型可以在手機(jī)中找到）以及專為特定應(yīng)用設(shè)計(jì)的專用SoC。

基于MCU的嵌入式系統(tǒng)是一種低端嵌入式系統(tǒng)，這種系統(tǒng)共同的特點(diǎn)是系統(tǒng)運(yùn)行速度低、數(shù)據(jù)處理能力弱和存儲(chǔ)空間有限(K級(jí))，因此只適合于低端的電子產(chǎn)品；基于DSP的嵌入式系統(tǒng)是中低端嵌入式系統(tǒng)，這種系統(tǒng)共同特點(diǎn)是系統(tǒng)運(yùn)行速度較高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，但是存儲(chǔ)空間也是有限的(K級(jí)、M級(jí))。

基于MPU的嵌入式系統(tǒng)通常可以分為兩種類型：基于CISC架構(gòu)微處理器的嵌入式系統(tǒng)和基于 RISC架構(gòu)微處理器的嵌入式系統(tǒng)。

其中，CISC架構(gòu)微處理器通常是由x86體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行嵌入應(yīng)用擴(kuò)展而獲得一種類型的嵌入式處理器；RISC架構(gòu)嵌入式微處理器可以分為三大體系結(jié)構(gòu)：ARM體系結(jié)構(gòu)、PowerPC體系結(jié)構(gòu)和MIPS體系結(jié)構(gòu)，基于這三大體系結(jié)構(gòu)的嵌入式處理器品種繁多，功能也各異。

但基于此類處理器的嵌入式系統(tǒng)共同特點(diǎn)是運(yùn)行速度高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、存儲(chǔ)空間足夠大(G級(jí))，因此是一種高端的嵌入式系統(tǒng)。

典型的SOC包括MCU、MPU、DSP、內(nèi)存、模擬接口ADC、DAC，外設(shè)以及外設(shè)接口等。

SOC的技術(shù)實(shí)現(xiàn)

SOC是從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，是將系統(tǒng)所需的組件高度集成到一塊芯片上。將原本不同功能的 IC，整合在一顆芯片中。藉由這個(gè)方法，不單可以縮小體積，還可以縮小不同 IC 間的距離，提升芯片的計(jì)算速度。

SoC有兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：一是硬件規(guī)模龐大，通?；贗P設(shè)計(jì)模式；二是軟件比重大，需要進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)。城市相比農(nóng)村的優(yōu)勢(shì)很明顯：配套齊全、交通便利、效率高。

SOC形成或產(chǎn)生過(guò)程包含以下三個(gè)方面:

1) 基于單片集成系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)和驗(yàn)證；

2) 再利用邏輯面積技術(shù)使用和產(chǎn)能占有比例有效提高即開(kāi)發(fā)和研究IP核生成及復(fù)用技術(shù)，特別是大容量的存儲(chǔ)模塊嵌入的重復(fù)應(yīng)用等；

3) 超深亞微米(UDSM) 、納米集成電路的設(shè)計(jì)理論和技術(shù)。

SoC設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括總線架構(gòu)技術(shù)、IP核可復(fù)用技術(shù)、軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)、SoC驗(yàn)證技術(shù)、可測(cè)性設(shè)計(jì)技術(shù)、低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)、超深亞微米電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)等,此外還要做嵌入式軟件移植、開(kāi)發(fā)研究,是一門跨學(xué)科的新興研究領(lǐng)域。

在使用SoC技術(shù)設(shè)計(jì)的應(yīng)用電子系統(tǒng)中，可以十分方便地實(shí)現(xiàn)嵌入式結(jié)構(gòu)。各種嵌入結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)十分簡(jiǎn)單，只要根據(jù)系統(tǒng)需要選擇相應(yīng)的內(nèi)核，再根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇之相配合的IP模塊，就可以完成整個(gè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)。這也是為什么soc的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短。

在SoC設(shè)計(jì)中,仿真與驗(yàn)證是SoC設(shè)計(jì)流程中最復(fù)雜、最耗時(shí)的環(huán)節(jié)，約占整個(gè)芯片開(kāi)發(fā)周期的50%～80% ，采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證方法成為SoC設(shè)計(jì)成功的關(guān)鍵。

芯片在流片之前，為驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否成功、合理，需要用到仿真，用計(jì)算機(jī)去模擬電路的運(yùn)行情況。仿真貫穿芯片設(shè)計(jì)的始末，有前端仿真、后端仿真、模擬仿真、數(shù)字仿真…仿真脫離不了計(jì)算機(jī)仿真軟件，比如Sysnopys、Cadence，它們是芯片設(shè)計(jì)、驗(yàn)證軟件領(lǐng)域的巨擘。使用仿真軟件仿真，需要付費(fèi)，華為海思每年付的費(fèi)用在千萬(wàn)級(jí)別。

SoC的發(fā)展也至少遇到了以下四大難以逾越的挑戰(zhàn)：

第一．IP的種類和復(fù)雜度越來(lái)越大以及通用接口的缺乏均使得IP的集成變得越來(lái)越困難；

第二．當(dāng)今的高集成度SoC設(shè)計(jì)要求采用更先進(jìn)的90nm以下工藝技術(shù)，而它將使得功率收斂和時(shí)序收斂的問(wèn)題變得更加突出，這將不可避免地導(dǎo)致更長(zhǎng)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證時(shí)間；

第三．很難在SoC上實(shí)現(xiàn)模擬、混合信號(hào)和數(shù)字電路的集成；

第四．先進(jìn)SoC開(kāi)發(fā)的NRE成本動(dòng)輒數(shù)千萬(wàn)美元，而且開(kāi)發(fā)周期很長(zhǎng)。

Soc之必須品——IP核

SoC按指令集來(lái)劃分,主要分x86系列(如SiS550) 、ARM 系列(如OMAP) 、MIPS系列(如Au1500 ) 和類指令系列(如M 3Core)等幾類，每一類都各有千秋。

國(guó)內(nèi)研制開(kāi)發(fā)者主要基于后兩者，如中科院計(jì)算所中科SoC (基于龍芯核,兼容M IPSⅢ指令集) 、北大眾志(定義少許特殊指令) 、方舟2號(hào)(自定義指令集) 、國(guó)芯C3 Core (繼承M3 Core)等。開(kāi)發(fā)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的處理器核、核心IP和總線架構(gòu),同時(shí)又保證兼容性(集成第三方IP) 。

SOC可以用較短時(shí)間被設(shè)計(jì)出來(lái)，這是SoC的主要價(jià)值所在——縮短產(chǎn)品的上市周期，目前基于IP核的SOC設(shè)計(jì)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)趨勢(shì)。IP核是具有復(fù)雜系統(tǒng)功能的能夠獨(dú)立出售的VISI塊，而Soc也可以說(shuō)成是由可設(shè)計(jì)重用的IP核組成。

傳統(tǒng)應(yīng)用電子設(shè)計(jì)工程師面對(duì)的是各種定制式集成電路，而使用SoC技術(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師所面對(duì)的是一個(gè)巨大的IP庫(kù)，所有設(shè)計(jì)工作都是以IP模塊為基礎(chǔ)。SoC技術(shù)使應(yīng)用電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師變成了一個(gè)面向應(yīng)用的電子器件設(shè)計(jì)工程師。由此可見(jiàn)，SoC是以IP模塊為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)技術(shù)，IP是SoC應(yīng)用的基礎(chǔ)。

IP核（Intellectual Property core知識(shí)產(chǎn)權(quán)核）是一段具有特定電路功能的硬件描述語(yǔ)言程序，該程序與集成電路工藝無(wú)關(guān)，可以移植到不同的半導(dǎo)體工藝中去生產(chǎn)集成電路芯片。是具有復(fù)雜系統(tǒng)功能的可獨(dú)立出售的VLSI塊。IP核一般分為三種：軟核、固核和硬核。

軟核是用VHDL等硬件描述語(yǔ)言描述的功能塊，但是并不涉及用什么具體電路元件實(shí)現(xiàn)這些功能。軟IP所需的開(kāi)發(fā)硬軟件環(huán)境比較昂貴，設(shè)計(jì)周期短，設(shè)計(jì)投入少。

其主要缺點(diǎn)是在一定程度上使后續(xù)工序無(wú)法適應(yīng)整體設(shè)計(jì)，從而需要一定程度的軟IP修正，在性能上也不可能獲得全面的優(yōu)化。由于軟核是以源代碼的形式提供，盡管源代碼可以采用加密方法，但其知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)問(wèn)題不容忽視。

硬核提供設(shè)計(jì)階段最終階段產(chǎn)品：掩模（多數(shù)處理器、存儲(chǔ)器核的提供形式）。以經(jīng)過(guò)完全的布局布線的網(wǎng)表形式提供，這種硬核既具有可預(yù)見(jiàn)性，同時(shí)還可以針對(duì)特定工藝或購(gòu)買商進(jìn)行功耗和尺寸上的優(yōu)化，更易于實(shí)現(xiàn)IP保護(hù)。

硬核是經(jīng)過(guò)流片驗(yàn)證過(guò)的版圖形式的設(shè)計(jì) , 在集成到芯片中的時(shí)候已有具體的物理形態(tài)和尺寸 ，與特定 Foundry 廠的工藝相關(guān) 。

在實(shí)際的商用芯片設(shè)計(jì)中， IP 硬核的主要來(lái)源是國(guó)外的 IP 專職供應(yīng)商 、設(shè)計(jì)服務(wù)公司和 Foundry （晶圓代工，最早由臺(tái)積電張忠謀開(kāi)創(chuàng)，到2016年全球6成代工芯片市場(chǎng)尤其包攬，高通、蘋果、華為都把自己的芯片交給臺(tái)積電代工）廠等。

固核則是軟核和硬核的折衷（與工藝有關(guān)），大多數(shù)應(yīng)用于FPGA的IP內(nèi)核均為軟核，軟核有助于用戶調(diào)節(jié)參數(shù)并增強(qiáng)可復(fù)用性。

IP的出現(xiàn)，讓以SOC模式開(kāi)發(fā)的芯片周期縮短，同時(shí)門檻也降低。因此很多新舊芯片廠商都通過(guò)購(gòu)買IP，自行設(shè)計(jì)或者外包設(shè)計(jì)，來(lái)快速完成一些定制化或?qū)Ｓ眯缘男酒_(kāi)發(fā)。藉此也誕生了IP核的生意，不只是超大規(guī)模的廠商（IDM），一些具有成熟設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造經(jīng)驗(yàn)的小公司，也開(kāi)始強(qiáng)市這份市場(chǎng)。

IP的商業(yè)模式在國(guó)外非常成熟，相應(yīng)廠商的獲利方式主要有三種：

一是通過(guò)支付授權(quán)費(fèi)(Licence fee)方式 ,這類交易是通過(guò)一次性支付一筆 IP 單次或多次授權(quán)使用費(fèi) ,從而獲得在一種或多種設(shè)計(jì)中應(yīng)用 IP 的權(quán)利 ；

二是通過(guò)專利費(fèi)(Royalty )方式 , 這類交易是通過(guò)先支付一筆“不反復(fù)出現(xiàn)的工程費(fèi)用”(NRE),再在集成了 IP 的芯片流片量產(chǎn)時(shí) ,按每片交付一定的專利費(fèi)(Royalty)而獲得 IP 的使用權(quán) ；

三是通過(guò)收取服務(wù)/維護(hù)費(fèi)用 。用戶在獲得某種 IP 后 ,可能在一年內(nèi)需要針對(duì)特定設(shè)計(jì)對(duì) IP 工藝參數(shù)做某種修改 , 可以預(yù)先購(gòu)買相關(guān)的服務(wù)/維護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn) 。

IP核五大來(lái)源

掌握IP核的技術(shù)，基本也就站在了芯片行業(yè)的頂端。一般擁有IP核能力的，都是經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)成熟的公司，這當(dāng)中以IDM（IntegratedDeviceManufacturer）整合元件制造商最甚，其次是Fabless、Foundry、專職IP公司、EDA廠商、芯片設(shè)計(jì)服務(wù)公司等。

IDM指從設(shè)計(jì),制造,封裝測(cè)試到銷售自有品牌IC都一手包辦的半導(dǎo)體垂直整合型公司，Intel、TI、Motorola、Samsung、NEC、Toshiba、茂矽、華邦、旺宏等就是知名的IDM。

根據(jù)IC insights2015年的報(bào)告，全球十大IDM分別是Inter（美）、Samsung（韓）、SK Hynix（韓）、Micron（美）、TI（美）、NXP/Freescale（歐）、Toshiba（日）、Infineon/IR（歐）、ST（歐）、Sony（日）。

Fabless是只負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，沒(méi)有工廠，根據(jù)2017年IC insights報(bào)告，全球營(yíng)收前十的Fabless的廠商有Qualcomm（美）、Broadcom Ltd（新）、NVIDIA（美）、MediaTek（中）、Apple（美）、AMD（美）、HiSilicon（中）、Xilinx（美）、Marvell（美）、Unigroup（中）。

IDM或Fabless 設(shè)計(jì)公司各有所長(zhǎng)，如 Intel 的處理器技術(shù) 、TI 的 DSP 技術(shù) 、M otorola 的嵌入式 MCU 技術(shù) 、Trident 的 Graphics 技術(shù)等 。這些技術(shù)不僅可以成功的開(kāi)發(fā)系列芯片，同時(shí)也可以形成IP，這些IP往往是硬核，為其它Fabless使用。

另，F(xiàn)oundry公司也會(huì)在后端設(shè)計(jì)中積累經(jīng)驗(yàn)，擁有少量的IP(主要是 M emory 、EEPROM 和 Flash Memory 等),這些 IP 可以被需要集成或愿意在該 Foundry 流片的公司采用 。

還有一種就是專職的IP公司，他們?cè)?0年代看到SoC發(fā)展的前景，遂結(jié)合自身多年來(lái)研發(fā)的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)成熟的IP，包括滿足市場(chǎng)需求的IP，涵蓋軟硬固核。

ARM 、Motorola、MIPS是提供嵌入式 MCUIP 核的主要專業(yè)公司；LEDA 是模擬 、混合信號(hào) IP硬核的最主要供應(yīng)商 , 它同時(shí)還針對(duì)當(dāng)前通信市場(chǎng)的需求開(kāi)發(fā)并提供寬帶應(yīng)用 、藍(lán)牙和光通信(SONET/SDH)的 IP 核 。

上述這些公司都是當(dāng)今芯片設(shè)計(jì)行業(yè)中專業(yè)IP 供應(yīng)商的代表 。這些專業(yè) IP 供應(yīng)商的業(yè)務(wù)重點(diǎn)是開(kāi)發(fā) IP 核 , 對(duì)于進(jìn)入自身所不熟悉的地區(qū) ,則往往通過(guò)與當(dāng)?shù)氐男酒O(shè)計(jì)服務(wù)公司結(jié)成合作伙伴或戰(zhàn)略聯(lián)盟來(lái)實(shí)現(xiàn) 。

在美國(guó) , EDA 廠家也是提供 IP 資源的一個(gè)主要渠道 , 占到 IP 交易量的 10 %左右 。主要的EDA 廠商為了提供更適合 SoC 設(shè)計(jì)的平臺(tái) ,在其工具中集成了各類IP 核以方便用戶的 IP 嵌入設(shè)計(jì)，這些核多以軟核形式出現(xiàn)。

EDA 廠商也并不直接設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) IP 核 ,而是與一些提供 IP 軟核的設(shè)計(jì)公司合作 , 提供一種集成 IP 核的設(shè)計(jì)環(huán)境 。由于集成的 IP 核多為軟核 ,用戶還要對(duì)這些軟核做綜合 、時(shí)序分析 、驗(yàn)證等工作 ,對(duì)用戶的“及時(shí)上市”要求沒(méi)有本質(zhì)性改善 , 在 IP 核的支持 、服務(wù)方面也存在諸多不便 。因此 ,在國(guó)內(nèi)的 EDA 廠家目前仍以經(jīng)營(yíng) EDA 工具為主 ,從人員配備上講 ,幾乎沒(méi)有提供 IP 資源的服務(wù)力量 。

芯片設(shè)計(jì)服務(wù)公司是目前能立即向國(guó)內(nèi) IC 設(shè)計(jì)公司提供 IP 硬核的最主要途徑 ,除了自身積累的 IP 外 ,通過(guò)與 IP 專業(yè)供應(yīng)商的戰(zhàn)略合作關(guān)系向國(guó)內(nèi)用戶提供各類 IP 。芯片設(shè)計(jì)服務(wù)公司是與用戶直接打交道的 ,它們了解市場(chǎng)需求的 IP 類型 ,其 IP 資源庫(kù)中積累的往往是最實(shí)用的 IP。

目前 , 國(guó)內(nèi)還沒(méi)有像國(guó)外那種專門設(shè)計(jì) IP 硬核的公司 , 芯片設(shè)計(jì)公司的成功設(shè)計(jì)還不能被稱為 IP 。但國(guó)內(nèi)已經(jīng)有專門提供軟核的公司 ,以 RTL 形式提供給用戶 。

業(yè)內(nèi)最具有話語(yǔ)權(quán)的，當(dāng)屬IDM，他們擁有全鏈條的芯片能力，次之則是一些Fabless，擁有設(shè)計(jì)的能力。

中國(guó)IC設(shè)計(jì)企業(yè)一般向IP核供應(yīng)商、Foundry、EDA公司，以及設(shè)計(jì)服務(wù)企業(yè)來(lái)購(gòu)買。67%的企業(yè)采購(gòu)IP核的數(shù)量在5個(gè)以下，少數(shù)企業(yè)的IP核采購(gòu)量為5～10個(gè)，未采購(gòu)IP核的企業(yè)約為17%，無(wú)一家受訪企業(yè)的IP核購(gòu)買數(shù)量在10個(gè)以上。

國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)公司購(gòu)買IP核的支出相當(dāng)高。在有效樣本中，近半數(shù)企業(yè)采購(gòu)IP核的支出占項(xiàng)目總預(yù)算的比例在20%以下。值得注意的是，38.7%的企業(yè)的IP核采購(gòu)支出占預(yù)算的比例在20%-40%。

國(guó)內(nèi)IC設(shè)計(jì)企業(yè)，為了降低成本以及對(duì)外的依賴，也在積極的開(kāi)發(fā)自主的IP核，但進(jìn)展并不樂(lè)觀。

目前，中國(guó)IC設(shè)計(jì)公司的數(shù)量全球第一，但大多數(shù)規(guī)模偏小，造成有限的人才資源嚴(yán)重分散，影響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)進(jìn)度。大部分人才都在北上深，這些地方生活成本高企，員工薪資也成了公司的承重負(fù)擔(dān)。

調(diào)查顯示，近兩年中國(guó)IC設(shè)計(jì)企業(yè)的平均項(xiàng)目設(shè)計(jì)周期在不斷縮短，約40%的企業(yè)的設(shè)計(jì)周期不到9個(gè)月，一些非常復(fù)雜的芯片的設(shè)計(jì)周期仍然在1年以上。

人才缺乏，項(xiàng)目周期短，艱難茍活的公司為了生存，只能通過(guò)壓縮研發(fā)支出，如此造成了國(guó)內(nèi)IC行業(yè)粗制濫造現(xiàn)象普遍。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，對(duì)企業(yè)的發(fā)展極為不利，但別無(wú)他法。

因此，國(guó)內(nèi)大部分芯片廠商，目前還都是采購(gòu)了國(guó)際知名廠商的一些IP核，對(duì)外的依賴程度較高。如果單從公司經(jīng)營(yíng)角度而言，這并沒(méi)有太大問(wèn)題，因?yàn)槿澜鐡碛羞@些技術(shù)的公司，也都是寡頭，絕大部分芯片公司都是通過(guò)采購(gòu)成熟IP核的方式。

但如果上升到整個(gè)國(guó)家的行業(yè)發(fā)展，以及貿(mào)易壁壘，那么采購(gòu)IP核的方式并不是長(zhǎng)久之計(jì)。業(yè)內(nèi)人士表示，國(guó)內(nèi)要發(fā)展自主IP核，還有很長(zhǎng)的路，工藝制造，產(chǎn)線生產(chǎn)可以通過(guò)砸錢短時(shí)間內(nèi)彌補(bǔ)，但實(shí)際的技術(shù)發(fā)展則需要經(jīng)年累月的積累，非一時(shí)之功。

自動(dòng)駕駛&SOC

SoC技術(shù)的一大關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)是它可以降低系統(tǒng)板上因信號(hào)在多個(gè)芯片之間進(jìn)出帶來(lái)的延遲而導(dǎo)致的性能局限，它也提高了系統(tǒng)的可靠性和降低了總的系統(tǒng)成本。

在PCB板空間特別緊張和將低功耗視為第一設(shè)計(jì)目標(biāo)的應(yīng)用中，如手機(jī)，SoC常常是唯一的高性價(jià)比解決方案。

除了手機(jī)，另外一個(gè)即將崛起的領(lǐng)域也不容忽視——自動(dòng)駕駛。

自動(dòng)駕駛目前需要的傳感器有攝像頭、毫米波雷達(dá)、LIDAR等等，而只是攝像頭，就至少在4個(gè)以上，由于要處理多路攝像頭數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)時(shí)性要求高，因此對(duì)端側(cè)的處理能力要求苛刻；

汽車的使用環(huán)境，不亞于手機(jī)，低功耗要求只高不低。另，自動(dòng)駕駛的軟件算法中，深度學(xué)習(xí)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器視覺(jué)等都需要大量的運(yùn)算。

人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算主要是卷積運(yùn)算——就是線性代數(shù)的一些矩陣運(yùn)算，這些矩陣運(yùn)算還會(huì)涉及到一些浮點(diǎn)數(shù)，需要海量的運(yùn)算性能。

相比CPU是呈指數(shù)級(jí)的增長(zhǎng)的，在并行運(yùn)算能力方面，CPU是不如GPU的，F(xiàn)PGA也不合適。FPGA適合要求實(shí)時(shí)性，要求并行運(yùn)算方面，CPU適合做控制，GPU才適合做運(yùn)算，所以目前人工智能的研究大多數(shù)都是用GPU加速運(yùn)算的。

汽車自動(dòng)駕駛使用的芯片最好能融合多項(xiàng)能力，SOC將會(huì)大放光彩。

2016英特爾與寶馬、Mobileye 公司達(dá)成協(xié)議，計(jì)劃在 2021 年前推出全自動(dòng)駕駛汽車。英特爾副總裁暨總經(jīng)理Ken Caviasca曾表示，英特爾芯片的目標(biāo)是成為無(wú)人車的大腦。

自動(dòng)駕駛汽車需要處理大量的圖像數(shù)據(jù)，基于此，英特爾將會(huì)設(shè)計(jì)一款全新的SoC來(lái)完成數(shù)據(jù)處理。他補(bǔ)充：“該SoC將集成Xeon處理器核和專用的硬件加速器，同時(shí)，也會(huì)達(dá)到汽車電子的安全標(biāo)準(zhǔn)。

Xilinx汽車級(jí) (XA) Zynq? -7000 系列是基于賽靈思全編程的系統(tǒng)級(jí)芯片（All Programmable SoC）架構(gòu)，非常適合高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 的高計(jì)算要求。

軟硬件的組合可編程性可幫助開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)在單個(gè)器件中整合完整的 ADAS 成像流程，從通過(guò)環(huán)境特征進(jìn)行傳感到特性實(shí)現(xiàn)無(wú)不例外。此外，還可在軟硬件之間進(jìn)行功能移動(dòng)，從而可消除數(shù)據(jù)流瓶頸，最大限度提高性能并最小化資源。

XA Zynq?-7000 可編程 SoC 器件具有內(nèi)在的架構(gòu)靈活性，所提供的低成本解決方案可用于構(gòu)建高度可擴(kuò)展的平臺(tái)，從而可幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員顯著縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。

2018年1月4日，大陸集團(tuán)宣布基于賽靈思All Programmable技術(shù)的輔助和自動(dòng)駕駛控制單元，大陸集團(tuán)先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)業(yè)務(wù)部負(fù)責(zé)人Karl Haupt表示：“賽靈思All Programmable技術(shù)被選中，因?yàn)樗峁┝遂`活性和可擴(kuò)展性，可以滿足全自動(dòng)駕駛汽車的不斷變化和新需求。

Renesas Autonomy平臺(tái)發(fā)布的第一個(gè)產(chǎn)品，是一塊圖像識(shí)別片上系統(tǒng)（SoC），叫作R-Car V3M。瑞薩將該高性能視覺(jué)處理芯片描述為“優(yōu)化處理單元，首選應(yīng)用于智能相機(jī)傳感器，也可以用于環(huán)繞視覺(jué)系統(tǒng)甚至激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理。

Fujitsu推出了包括基于MB86R11“Emerald-L”2D/3D圖像SoC的全景視頻系統(tǒng)支持前后左右四個(gè)攝像頭進(jìn)行汽車周邊環(huán)境的實(shí)時(shí)全景視頻監(jiān)測(cè)。

TI推出的Jacintinto6 SoC處理器功能異常強(qiáng)大，這款芯片包括了雙ARMCortex-A15內(nèi)核、兩個(gè)ARM M4內(nèi)核、兩個(gè)C66x浮點(diǎn)DSP、多個(gè)3D/2D圖形處理器GPU（Imagination），并且還內(nèi)置了兩個(gè)EVE加速器?？奢p松應(yīng)對(duì)娛樂(lè)影音、車載攝像頭的ADAS處理，物體和行人檢測(cè)、增強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航和駕駛員身份識(shí)別等多種功能。

一臺(tái)汽車內(nèi)一般有50個(gè)以上的ECU，而ECU里面又有多重PCB與多重MCU、電源、類比等半裝置。

Arteris（硅谷初創(chuàng)公司，專門做NoC(Network-on-Chip)，華為、ZTE、小米、瑞芯微、新岸線、紫光RDA都是其客戶，以及Mobileye、NXP、Texas Instruments、Renesas）認(rèn)為ECU可多達(dá)145 個(gè)，而多半是MCU。每個(gè)主要的子系統(tǒng)都擁有1個(gè)SoC，而多數(shù)功能由MCU執(zhí)行。

目前改變趨勢(shì)在于，汽車現(xiàn)在由更大的、專門的子系統(tǒng)組成，而即時(shí)更新的最好方式就是通過(guò)SoC。