SoC设计方法超深亚微米工艺下以时延、耦合效应、串扰为.pptx
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SoC设计方法
Part 1 Introduction
Part 1 Introduction 1．片上系统(SoC)的优点
高性能 低功耗 体积小 重量轻 成本低
Part 1 Introduction 2．SOC对EDA技术的挑战
• SOC可集成： processors, embedded memories, programmable logic, and various application-specific circuit components designed by multiple teams for multiple projects.
Part ２ How to ……
• SOC设计方法学包含的第三个内容
1000
10000
100
10 rate 1
1982
21%/Yr. Productivity growth
1000 100
1990
2000
10 2010
Part 1 Introduction ５．系统集成芯片的内涵及外延
特性：实现复杂系统功能的超大规模集成电
路；采用超深亚微米工艺技术；使用一个或数 个嵌入式CPU或数字信号处理器；具有外部对 芯片进行编程的功能；主要采用第三方的IP核 进行设计。
软硬件划分 形式验证技术 综合技术
Part ２ How to …… ２．Step by Step
• SOC设计方法学正是围绕SOC的上述内容展开 的新一轮理论研究。这一理论根植于过去几十 年计算机辅助设计、计算机辅助工程和电子设 计自动化理论的土壤之中，将借鉴已有的理论 并在其基础上创新。
Part ２ How to ……
• 芯片规模呈指数增长 • 设计复杂性呈指数增长
• 设计领域中挑战与机会并存
Part 1 Introduction
3．设计复杂性呈双指数倍增长
• C1: complexity due to exponential increase of chip capacity ---- More devices ---- More power ---- Heterogeneous integration
全球专用集成电路年销售额 （单位：十亿美元）
P1a6rt 1 Introduction
14
12 10
６．IP模块的应用
8
6
4
2
0
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
含有IP核 的专用集 成电路
不含IP核 的专用集 成电路
Part 2 How to ……
Part ２ How to …… 1．Ｈeadlines
• C2: complexity due to exponential decrease of feature size ---- Interconnect delay ---- Coupling noise ---- EMI(Electro Magnetic Interference)
• Design Complexity C1 x C2
软硬件协同 设计技术
纳米级电路 设计技术
基于 IP 的系统设计技术 多 IP 系统的验证与测试技术 IP 设计技术 接口综合技术 软硬件协同设计与验证技术 基于硬件的软件结构生成 面向软件的多处理单元硬件 结构设计
时延驱动逻辑设计技术 时序综合技术 低压低功耗设计技术
面向设计重用 的设计技术 容错设计 可靠性设计 可测性wk.baidu.com计
• 软/硬件协同设计（Software/Hardware Co-Design）
• 具有知识产权的内核（Intellectual Property Core， 简称IP 核）及其复用（Reuse）
• 超深亚微米（Very Deep Sub-Micron，简称VDSM） 技术
设计重 用技术
系统集成 芯片技术
• 第三，单个芯片要处理的信息量和信息复杂度 要求芯片必须具备强大的数据处理能力，嵌入 式CPU或数字信号处理器的使用将是SOC的一 个重要标志。
• 第四，既然采用了嵌入式的CPU、微处理器或 数字信号处理器芯片就具备了编程能力。
• 最后，采用第三方的IP核是SOC设计的必然。 高度复杂的系统功能核愈来愈高的产品进入市 场的时间要求不允许芯片设计者一切从零开始， 必须借鉴和使用已经成熟的设计为自己的产品 开发服务。
• SOC设计方法学包含的第二个内容
IP核的设计和使用：IP核的使用绝不等同
于集成电路设计中的单元库的使用，它所涉及 的内容几乎覆盖了集成电路设计中的所有经典 课题，包括测试、验证、模拟、低功耗等等。 IP核的生成也绝非是简单的设计抽取和整理， 它所涉及的设计思路、时序要求、性能要求等 均需要重新审视我们已经熟知的设计方法。
• SOC设计方法学包含的第一个内容
软硬件协同设计方法：在SOC设计当中，
设计者必须面对一个新的挑战，那就是他不仅 要面对复杂的逻辑设计，而且要考虑软件，特 别是那些可以改变芯片功能的外部应用软件的 设计。如何在软件和硬件设计中取得平衡，获 得最优的设计结果是我们要认真探讨的课题。
Part ２ How to ……
这样的定义决定了SOC的设计必须采用与现在 的集成电路设计十分不同的方法。
• 首先，一个SOC必须是实现复杂功能的超大规 模集成电路，它的规模决定了芯片设计不仅需 要设计者具备集成电路的知识，更要具备系统 的知识，也要对芯片的应用有透彻的了解。
• 其次，深亚微米工艺提出的诸多挑战至今尚未 的到彻底解决，互连延迟主导系统性能的问题 随着工艺技术的不断进步将变得越来越突出。 在人们彻底实现面向逻辑的设计方法向面向互 连的设计方法的转变之前，这个问题将一直存 在并长期困扰整个集成电路设计业。
Part 1 Introduction
Logic Transistors/Chip(K) Transistors/Staff-Month
100000400．Productivity Gap100000000
1000000
10000000
100000
1000000
Chi1p000C0 a5gp8rao%cw/Yitthry.rCaatoenmdpleDxietysigner Product1i0v0i0t0y0
Part 1 Introduction
Part 1 Introduction 1．片上系统(SoC)的优点
高性能 低功耗 体积小 重量轻 成本低
Part 1 Introduction 2．SOC对EDA技术的挑战
• SOC可集成： processors, embedded memories, programmable logic, and various application-specific circuit components designed by multiple teams for multiple projects.
Part ２ How to ……
• SOC设计方法学包含的第三个内容
1000
10000
100
10 rate 1
1982
21%/Yr. Productivity growth
1000 100
1990
2000
10 2010
Part 1 Introduction ５．系统集成芯片的内涵及外延
特性：实现复杂系统功能的超大规模集成电
路；采用超深亚微米工艺技术；使用一个或数 个嵌入式CPU或数字信号处理器；具有外部对 芯片进行编程的功能；主要采用第三方的IP核 进行设计。
软硬件划分 形式验证技术 综合技术
Part ２ How to …… ２．Step by Step
• SOC设计方法学正是围绕SOC的上述内容展开 的新一轮理论研究。这一理论根植于过去几十 年计算机辅助设计、计算机辅助工程和电子设 计自动化理论的土壤之中，将借鉴已有的理论 并在其基础上创新。
Part ２ How to ……
• 芯片规模呈指数增长 • 设计复杂性呈指数增长
• 设计领域中挑战与机会并存
Part 1 Introduction
3．设计复杂性呈双指数倍增长
• C1: complexity due to exponential increase of chip capacity ---- More devices ---- More power ---- Heterogeneous integration
全球专用集成电路年销售额 （单位：十亿美元）
P1a6rt 1 Introduction
14
12 10
６．IP模块的应用
8
6
4
2
0
1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
含有IP核 的专用集 成电路
不含IP核 的专用集 成电路
Part 2 How to ……
Part ２ How to …… 1．Ｈeadlines
• C2: complexity due to exponential decrease of feature size ---- Interconnect delay ---- Coupling noise ---- EMI(Electro Magnetic Interference)
• Design Complexity C1 x C2
软硬件协同 设计技术
纳米级电路 设计技术
基于 IP 的系统设计技术 多 IP 系统的验证与测试技术 IP 设计技术 接口综合技术 软硬件协同设计与验证技术 基于硬件的软件结构生成 面向软件的多处理单元硬件 结构设计
时延驱动逻辑设计技术 时序综合技术 低压低功耗设计技术
面向设计重用 的设计技术 容错设计 可靠性设计 可测性wk.baidu.com计
• 软/硬件协同设计（Software/Hardware Co-Design）
• 具有知识产权的内核（Intellectual Property Core， 简称IP 核）及其复用（Reuse）
• 超深亚微米（Very Deep Sub-Micron，简称VDSM） 技术
设计重 用技术
系统集成 芯片技术
• 第三，单个芯片要处理的信息量和信息复杂度 要求芯片必须具备强大的数据处理能力，嵌入 式CPU或数字信号处理器的使用将是SOC的一 个重要标志。
• 第四，既然采用了嵌入式的CPU、微处理器或 数字信号处理器芯片就具备了编程能力。
• 最后，采用第三方的IP核是SOC设计的必然。 高度复杂的系统功能核愈来愈高的产品进入市 场的时间要求不允许芯片设计者一切从零开始， 必须借鉴和使用已经成熟的设计为自己的产品 开发服务。
• SOC设计方法学包含的第二个内容
IP核的设计和使用：IP核的使用绝不等同
于集成电路设计中的单元库的使用，它所涉及 的内容几乎覆盖了集成电路设计中的所有经典 课题，包括测试、验证、模拟、低功耗等等。 IP核的生成也绝非是简单的设计抽取和整理， 它所涉及的设计思路、时序要求、性能要求等 均需要重新审视我们已经熟知的设计方法。
• SOC设计方法学包含的第一个内容
软硬件协同设计方法：在SOC设计当中，
设计者必须面对一个新的挑战，那就是他不仅 要面对复杂的逻辑设计，而且要考虑软件，特 别是那些可以改变芯片功能的外部应用软件的 设计。如何在软件和硬件设计中取得平衡，获 得最优的设计结果是我们要认真探讨的课题。
Part ２ How to ……
这样的定义决定了SOC的设计必须采用与现在 的集成电路设计十分不同的方法。
• 首先，一个SOC必须是实现复杂功能的超大规 模集成电路，它的规模决定了芯片设计不仅需 要设计者具备集成电路的知识，更要具备系统 的知识，也要对芯片的应用有透彻的了解。
• 其次，深亚微米工艺提出的诸多挑战至今尚未 的到彻底解决，互连延迟主导系统性能的问题 随着工艺技术的不断进步将变得越来越突出。 在人们彻底实现面向逻辑的设计方法向面向互 连的设计方法的转变之前，这个问题将一直存 在并长期困扰整个集成电路设计业。
Part 1 Introduction
Logic Transistors/Chip(K) Transistors/Staff-Month
100000400．Productivity Gap100000000
1000000
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100000
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