原创 未来SoC技术发展的几个特点

半导体工业的主导已经从过去的面向商务和政府应用转移到面向个人的消费电子意义上来，美国半导体产业协会(SIA)的资料显示传统的IT产品更新换代的周期是24个月，但是消费电子产品则是少于12个月。生产和研发的成本在持续的上涨，价格还在不断创造新低，一个方面我们要用最高精尖的技术去做市场化的消费电子产品，另外一个方面我们要面对更短的产品周期、更高的成本，挑战是巨大的(见图1)。

图1  消费类电子增长迅速
来自：SIA/WSTS

　　展望未来的面向消费电子的SoC设计，我们将面临着一个日益复杂的电子系统，就像今天我们打开笔记本电脑，不管我们用什么东西，反正我们要把操作系统安装上，然后在上面运行应用软件。我们面临这样的系统就是在微软、英特尔之间不断把资源堆积起来，这是一个资源高度浪费的系统。这样系统的复杂度不断的上升，今天推广计算机最大的障碍是什么？不是成本，而是知识，因为许多人不知道如何使用和维护计算机。计算机装机运行还可能会带来病毒的泛滥和盗版的盛行。

今天，基于硬件芯片、BIOS、驱动程序、操作系统、网络和应用架构的电子系统有四大毒瘤-资源浪费，维护困难，病毒泛滥和盗版盛行。很多人认为没有办法解决，如果换一个思路，我们设计有这样的系统；一个包含SoC的芯片最小硬件系统、一个非常小的操作系统和一个下载的应用接口，当我们有了这样的系统，在应用的过程当中可能需要用到某些特定的软件就下载下去，如果不需要我们就扔掉，这样软件的安排是按需选择，它的维护变得的简单，也并不需要太多的资源。因为应用软件是从专门的服务器下载的，所以没有病毒，因此也没有盗版。这是一种有意义的探索，伴随半导体制造工艺从65nm向32nm发展，未来软件的作用在芯片设计和销售中的比重将越来越大，未来的设计不仅包含了硬件，还要包含很大规模的软件，传统的软、硬件划分准则不再生效，芯片销售将包括驱动程序，监控程序和标准的应用接口，还可能包括一个简单的嵌入式操作系统。软件的增值会给设计公司很大的收入，设计思路会发生很大的变化。因为我们今天是SoC的时代，因此软件是我们发展当中不可避免的，是重要的一个部分。看看过去的几十年Mcrosoft和英特尔的关系，软件和硬件的互动发展是密不可分的。

　　功耗问题是今天SoC发展的更大的限制和挑战，我们已经看到功耗的问题变得非常的重要，以至于今天其实面临和80年代、90年代一样的危机，那时我们出现了双极性向CMOS转移的过程，主要的问题就是功耗的问题。今天也碰到了功耗问题，但是至今没有一个可替代的东西，如果继续让CMOS演绎过去的神话，科学和工程界需要跨越包括材料、工艺等方面障碍，功耗的问题导致了我们对整个器件要做一些全新的调整。消费电子的蓬勃发展将驱动集成电路的架构创新，软件在芯片设计中的作用越来越重要，现行的集成电路设计思想必须革新，培养集成电路行业的软件工程师成为最紧迫的工作，功耗问题必须得到重视，EDA工具的发展和SoC发展密切相关的。

　　总之，消费类电子是集成电路发展的下一波推动力，集中精力攻克主要关键技术，加大力度开发芯片软件，尤其是软件设计自动化的集成工具。把低功耗作为突破口，关注移动通讯和互联网的发展，它们的融合将主导今后SOC的发展