SoC的定義多種多樣，由于其內(nèi)涵豐富、應(yīng)用范圍廣，很難給出準確定義。一般說來， SoC稱為系統(tǒng)級芯片，也有稱片上系統(tǒng),意指它是一個產(chǎn)品，是一個有專用目標的集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部內(nèi)容。同時它又是一種技術(shù)，用以實現(xiàn)從確定系統(tǒng)功能開始，到軟/硬件劃分，并完成設(shè)計的整個過程。

System on Chip，簡稱Soc，也即片上系統(tǒng)。從狹義角度講,它是信息系統(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是一個微小型系統(tǒng),如果說中央處理器(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準產(chǎn)品。

SoC定義的基本內(nèi)容主要在兩方面：其一是它的構(gòu)成，其二是它形成過程。系統(tǒng)級芯片的構(gòu)成可以是系統(tǒng)級芯片控制邏輯模塊、微處理器/微控制器CPU 內(nèi)核模塊、數(shù)字信號處理器DSP模塊、嵌入的存儲器模塊、和外部進行通訊的接口模塊、含有ADC /DAC 的模擬前端模塊、電源提供和功耗管理模塊,對于一個無線SoC還有射頻前端模塊、用戶定義邏輯(它可以由FPGA 或ASIC實現(xiàn))以及微電子機械模塊,更重要的是一個SoC 芯片內(nèi)嵌有基本軟件(RDOS或COS以及其他應(yīng)用軟件)模塊或可載入的用戶軟件等。系統(tǒng)級芯片形成或產(chǎn)生過程包含以下三個方面:

1) 基于單片集成系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)計和驗證;

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模塊嵌入的重復(fù)應(yīng)用等;

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

SoC設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

SoC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)計技術(shù)、SoC驗證技術(shù)、可測性設(shè)計技術(shù)、低功耗設(shè)計技術(shù)、超深亞微米電路實現(xiàn)技術(shù),

并且包含做嵌入式軟件移植、開發(fā)研究,是一門跨學(xué)科的新興研究領(lǐng)域

概念詳解

SoC是System on Chip的縮寫，直譯是“芯片級系統(tǒng)”，通常簡稱“片上系統(tǒng)”。因為涉及到“Chip”，SoC身上也會體現(xiàn)出“集成電路”與“芯片”之間的聯(lián)系和區(qū)別，其相關(guān)內(nèi)容包括集成電路的設(shè)計、系統(tǒng)集成、芯片設(shè)計、生產(chǎn)、封裝、測試等等。跟“芯片”的定義類似，SoC更強調(diào)的是一個整體，在集成電路領(lǐng)域，給它的定義為：由多個具有特定功能的集成電路組合在一個芯片上形成的系統(tǒng)或產(chǎn)品，其中包含完整的硬件系統(tǒng)及其承載的嵌入式軟件。

這意味著，在單個芯片上，就能完成一個電子系統(tǒng)的功能，而這個系統(tǒng)在以前往往需要一個或多個電路板，以及板上的各種電子器件、芯片和互連線共同配合來實現(xiàn)。前面我們說集成電路的時候提到過樓房對平房的集成，而SoC可以看作是城鎮(zhèn)對樓房的集成；賓館、飯店、商場、超市、醫(yī)院、學(xué)校、汽車站和大量的住宅，集中在一起，構(gòu)成了一個小鎮(zhèn)的功能，滿足人們吃住行的基本需求。目前SoC更多的是對處理器（包括CPU、DSP）、存儲器、各種接口控制模塊、各種互聯(lián)總線的集成，其典型代表為手機芯片（參見術(shù)語“終端芯片”的介紹）。目前SoC還達不到單芯片實現(xiàn)一個傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品的程度，可以說現(xiàn)在SoC只是實現(xiàn)了一個小鎮(zhèn)的功能，還不能實現(xiàn)一個城市的功能。

SOC集成電路

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

SoC也有類似特點：在單個芯片上集成了更多配套的電路，節(jié)省了集成電路的面積，也就節(jié)省了成本，相當(dāng)于城市的能源利用率提高了；片上互聯(lián)相當(dāng)于城市的快速道路，高速、低耗，原來分布在電路板上的各器件之間的信息傳輸，集中到同一個芯片中，相當(dāng)于本來要坐長途汽車才能到達的地方，現(xiàn)在已經(jīng)挪到城里來了，坐一趟地鐵或BRT就到了，這樣明顯速度快了很多；城市的第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達，更具有競爭力，而SoC上的軟件則相當(dāng)于城市的服務(wù)業(yè)務(wù)，不單硬件好，軟件也要好；同樣一套硬件，今天可以用來做某件事，明天又可以用來做另一件事，類似于城市中整個社會的資源配置和調(diào)度、利用率方面的提高。

可見SoC在性能、成本、功耗、可靠性，以及生命周期與適用范圍各方面都有明顯的優(yōu)勢，因此它是集成電路設(shè)計發(fā)展的必然趨勢。目前在性能和功耗敏感的終端芯片領(lǐng)域，SoC已占據(jù)主導(dǎo)地位；而且其應(yīng)用正在擴展到更廣的領(lǐng)域。單芯片實現(xiàn)完整的電子系統(tǒng)，是IC 產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向。