定制SoC芯片越來越容易的原因是什么？

近日，在一年一度的Arm TechCon大會上，Arm市場營銷資深副總裁Ian Smythe宣布，截止2017年12月，基于Cortex-M3和Cortex-M0的SoC出貨量達(dá)280億。

System on Chip，簡稱Soc，也即片上系統(tǒng)。業(yè)內(nèi)普遍將SoC定義為將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存儲器(或片外存儲控制接口)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。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)，特別是移動互聯(lián)網(wǎng)和智能終端的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)微處理器系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足當(dāng)下芯片多功能、高性能及低功耗的要求。正是基于此，SoC芯片應(yīng)運(yùn)而生，主要應(yīng)用于智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、自動駕駛等新興領(lǐng)域。

為此，SoC芯片也被認(rèn)為是半導(dǎo)體和IC產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展的方向。

國內(nèi)掀起SoC芯片創(chuàng)業(yè)熱潮

正如上文所言，智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、自動駕駛等新興應(yīng)用的發(fā)展助推了SoC芯片的發(fā)展，而我國恰恰是這些新興應(yīng)用的最主要市場。以智能手機(jī)為例，2017年我國智能手機(jī)市場出貨量為4.4億臺，而每一臺智能手機(jī)內(nèi)都搭載了數(shù)顆功能強(qiáng)勁的SoC芯片。

此外，2017年我國NB-IoT芯片出貨量為500萬片。2018年隨著多家廠商的集中商用出貨，我國NB-IoT芯片出貨量將達(dá)千萬級甚至上億片。另一方面，國內(nèi)人工智能產(chǎn)業(yè)的迅速崛起，進(jìn)一步推升了SoC芯片的需求增長。

與此同時(shí)，為了更好地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可控性，國內(nèi)企業(yè)越來越多選擇自主開發(fā)定制SoC芯片，特別是初創(chuàng)企業(yè)?？梢赃@樣說，新興應(yīng)用的發(fā)展，帶動了國內(nèi)新一輪SoC芯片熱潮。

實(shí)際上，我國已經(jīng)成為全球最大的IC設(shè)計(jì)市場。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2017年我國IC設(shè)計(jì)企業(yè)已達(dá)1380家。特別是在2014年“國家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金”發(fā)布之后，芯片領(lǐng)域越來越受資本市場青睞，創(chuàng)業(yè)企業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。

定制SoC芯片越來越容易

提起芯片設(shè)計(jì)，我們更多地會聯(lián)想到英特爾、高通、英偉達(dá)、博通、賽靈思、Altera、聯(lián)發(fā)科、海思、展訊、中興微電子等這樣的知名企業(yè)。由于設(shè)計(jì)流程繁瑣及制造難度高，使得芯片看似高不可攀。

實(shí)際上，隨著全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)分工及格局越來越明細(xì)化，創(chuàng)業(yè)者已經(jīng)可以非常輕松地找到相應(yīng)零部件供應(yīng)商及代工廠。從流程上來看，SoC設(shè)計(jì)者首先會找IP、EDA和Foundry廠商合作開發(fā)出芯片，再由軟件工程師開發(fā)，從而縮短設(shè)計(jì)周期及降低風(fēng)險(xiǎn)和成本。目前，芯片已經(jīng)成為我國戰(zhàn)略發(fā)展方向，國內(nèi)芯片創(chuàng)業(yè)迎來了難得的春天。

注：IC芯片設(shè)計(jì)的大致流程

雖然說芯片設(shè)計(jì)流程非常繁瑣，但從芯片設(shè)計(jì)本身而言，首要的就是確定IP核。IP核（Intel lectual Property core知識產(chǎn)權(quán)核）是一段具有特定電路功能的硬件描述語言程序，該程序與集成電路工藝無關(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。對于SoC芯片設(shè)計(jì)工程師而言，其設(shè)計(jì)工作主要以IP模塊為主。為此，IP也被認(rèn)為是SoC應(yīng)用的基礎(chǔ)。

IP的出現(xiàn)，也讓SoC芯片設(shè)計(jì)周期大幅縮短并大幅度降低研發(fā)成本，基于IP核的SoC設(shè)計(jì)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)趨勢，目前在移動終端最主要的IP核來自Arm公司。其在2010年就開始運(yùn)作DesignStart項(xiàng)目，通過開放Cortex-M0系統(tǒng)、Cortex-M3處理器及相關(guān)IP子系統(tǒng)，幫助開發(fā)者以更簡單、更快速、更低風(fēng)險(xiǎn)的途徑實(shí)現(xiàn)定制化SoC。

對于國內(nèi)IC設(shè)計(jì)企業(yè)而言，為了降低成本及海外廠商依賴，也在積極研發(fā)自主IP核，但是總體上進(jìn)展并不樂觀。現(xiàn)階段，在智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、人工智能等領(lǐng)域主要還是Arm公司IP授權(quán)。而這對于創(chuàng)業(yè)企業(yè)而言，無疑也是最佳選擇，正如上文提到的移芯通信公司。

作為一年一度的科技盛會，Arm TechCon大會每年6月至10月都會在全球巡講，分享基于Arm生態(tài)系統(tǒng)的最新設(shè)計(jì)案例、尖端技術(shù)、方法及工具等，包括XILINX、Mentor Graphics、AdaCore、Device Pilot、FlexLogix等創(chuàng)業(yè)公司都在Arm TechCon大會上展示過最新產(chǎn)品方案。基于Arm公司在IP授權(quán)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，每年的Arm TechCon大會已經(jīng)成為芯片創(chuàng)業(yè)領(lǐng)域的“風(fēng)向標(biāo)”。而在今年的Arm TechCon大會上，Ian Smythe也將移芯通信NB-IoT芯片EC616作為典型案例在全球巡講中重點(diǎn)分享，其中最主要原因是EC616芯片所表現(xiàn)出來優(yōu)異性能，特別是在功耗表現(xiàn)方面。另一方面，移芯通信在短短6個(gè)月時(shí)間即完成芯片流片，這對于Arm而言也是其幫助開發(fā)者定制化SoC的最好體現(xiàn)。

6月流片是怎么做到的？

“這家2017年才成立的公司，由于借助了DesignStart項(xiàng)目中的Cortex-M3處理器，研發(fā)人員可以將精力聚焦在NB-IoT通信模塊、模擬射頻、基帶協(xié)議棧及軟件等開發(fā)上，僅用六個(gè)月時(shí)間就完成了流片，并且一次成功?！?Ian Smythe在談及移芯通信時(shí)也表示：“經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也是其成功的重要原因?！?/p>

移芯通信成Arm TechCon典型案例

正如Ian Smythe所言，移芯通信創(chuàng)始人及開發(fā)團(tuán)隊(duì)大部分來自于知名手機(jī)芯片廠商Marvell，團(tuán)隊(duì)所開發(fā)的手機(jī)芯片已累計(jì)出貨數(shù)億片，從而為NB-IOT芯片EC616的快速量產(chǎn)提供了保障。另一方面，DesignStart項(xiàng)目中也提供包括EDA工具、軟件開發(fā)、芯片代工服務(wù)、芯片設(shè)計(jì)服務(wù)、技術(shù)支持，培訓(xùn)等全方位支持，進(jìn)一步加速SoC芯片的開發(fā)進(jìn)度。

此外，憑借在蜂窩終端芯片上積累的豐富實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，移芯通信對于NB-IoT芯片也進(jìn)行了全新的架構(gòu)設(shè)計(jì)，使其更加低功耗及低成本，以滿足物聯(lián)網(wǎng)需求。

實(shí)際上，在Arm運(yùn)營DesignStart項(xiàng)目之后，孫正義也提出了一萬億連接的夢想，而這也是未來物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來的基礎(chǔ)條件。為此，Arm也在為創(chuàng)新者更加方便地獲得IP提供幫助，以掃除其芯片開發(fā)過程中的障礙。

小結(jié)：

正如移芯通信總裁熊海峰所言，這是一個(gè)創(chuàng)業(yè)最好的時(shí)代。資本的大量涌入，為我國芯片產(chǎn)業(yè)提供了新的活力。在Arm公司DesignStart項(xiàng)目加持下，創(chuàng)業(yè)者能夠更加快速地開發(fā)出定制的SoC芯片。但是在設(shè)計(jì)之初也要做好產(chǎn)品規(guī)劃，明確知道自己的市場空間在哪。否則，即使SoC芯片開發(fā)再容易，也會最終被市場淘汰。

以物聯(lián)網(wǎng)為例，我國正在主導(dǎo)NB-IoT市場，未來芯片需求有望達(dá)到上億級別。國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該把握住機(jī)遇，正如移芯通信一樣，在功耗表現(xiàn)方面解決行業(yè)痛點(diǎn)問題，快速搶占市場，推動國產(chǎn)芯片的應(yīng)用普及，進(jìn)而逐步擺脫國外依賴。

目前，我國芯片產(chǎn)業(yè)正處于蓬勃發(fā)展階段，新興應(yīng)用的出現(xiàn)也為創(chuàng)業(yè)者提供了廣闊空間，需要越來愈多的創(chuàng)業(yè)者參與進(jìn)來，發(fā)揮各自領(lǐng)域特長，深耕細(xì)分應(yīng)用市場，開發(fā)出具有競爭力的芯片產(chǎn)品，只有這樣才能進(jìn)一步推動我國芯片產(chǎn)業(yè)實(shí)力提升。