SoC存储器元件设计　将面临复杂与矛盾决策-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

SoC架构过去以处理器效能或低功耗元件为设计基础，然而近年也开始重视存储器元件。因此，芯片制造商现在得考量更多前端决策，包括摆置(placement)、存储器类型、接取优先次序(access prioritization)等。

据Semiconductor Engineering报导，从存储器接取来讨论，设计人员可透过软件进行优先化，也可直接用物理方式，像是将处理器贴近存储器来减低延迟性，或将电线调粗。此外，也可设计从记忆槽外接存储器，尽管延迟性提高，成本却可降低。外接存储器尺寸虽可加大，不过封装选择也往往造成新的问题。

而芯片业者也得决定存储器速度、电压、功能、软件等等。举例来说，有的软件较仰赖处理器，而有的软件则较仰赖存储器。而最终抉择对于芯片的系统表现、芯片成本、散热程度、调试(debug)与验证时间、市场竞争度都会有所影响。

益华电脑IP团队技术长Chris Rowen表示，由于存储器体积大，对于循环时间与延迟性更大，因此面临的物理问题比其他元件还要多。因此，设计人员得思考芯片内需要多少存储器、存储器摆置于何处。然而，往往难以决定芯片需要多少存储器才足够，因此常直接加入更大存储器容量与程式码容量。

关于存储器的每项决策，都有其优缺点。厂商希望让存储器体积愈小愈好，但是却希望容纳愈多的存储器。而对于某些问题，快取阶层很重要，然而处理其他问题时，却无法采用快取阶层，因此随时得把尺寸放在心上。

而存储器也不断面临中心化(centralization)与去中心化(decentralization)架构抉择，当存储器愈中心化，存储器资源就愈有弹性，而去中心化则可透过架构平行(parallelism)达到，而其中一项方式则是将计算机区隔开来。

新思科技(Synopsys)嵌入式存储器IP产品行销经理Prasad Saggurti表示，嵌入式存储器有数种应用方式，其中之一是减低电压，可使用芯片代工厂的位元芯片(Cell)，再替读写功能添增电路。

厂商也可以使用体积较大的逻辑位元芯片，不过使用这此方法，得先考量低功耗重要性是否优于芯片尺寸。以网路芯片而言，尺寸大一点通常较无关系，但是以智能型手机芯片而言，设计人员无法使用逻辑位元芯片，因为芯片尺寸攸关至极。

在物联网(IoT)的世界，人们对于存储器需求有所不同，厂商往往会将存储器的电压与频率调低，让存储器在临界电压(Threshold Voltage)以下运行。

这样的电路操作有利于无需快速唤醒、电池难以更换的智能型装置，像是位于路灯或桥上的装置。近临界区(Near-threshold)或次临界区设计会严重影响芯片效能，然而却可显著省电。

厂商也可采用更平衡的取径，替存储器搭载双轨模式，让周遭电路用以比位元芯片更低的电压运行，如此一来不会牺牲位元芯片效能。

而设计存储器最复杂之处在于，许多需考量的因素相互矛盾，像是在存储器之中，位元愈多愈好，然而SoC设计却聚焦于减少体积余裕(margin)，且提升效能、降低功耗。

在设计中加入快取一致性(cache coherency)，即可提升达到此提升效能、降低功耗目的，但所有的快取一致性子系统都得根据不同设计公司(Vendor)的不同需求来进行客制化，而每间公司要的又有所不同。快取一致性仍是多核心芯片设计的关键技术，可让不同核心于同一处理器组当中分享存储器。

此外，存储器架构也成为另一块矛盾的领域。一直以来，单芯片内建存储器(on-chip memory)比外接存储器(off-chip memory)快速，而频宽一直是内建存储器的最大问题之一。

2015年高频宽存储器(HBM)正是上市后，人们可在高频宽存储器与嵌入式存储器之间选择，提升存储器频宽甚至可减少存储器尺寸20%，而讨论也往往围绕着大小和功耗。

然而，要达到芯片尺寸缩小与功耗降低的目的，尤其是在多核心架构之下，得先讨论芯片优化。高频宽存储器和混合立方体存储器(Hybrid Memory Cube；HMC)都需要进阶封装制程，像是2.5D、3D、甚至是单体3D封装。

新的封装选择可透过直通矽穿孔(Through-Silicon Via)中介层(interposer)，减少存储器接取当中的寄生元件(parasitics)。然而，这样是否能使速度快于内建存储器，仍取决于位置、连接速度、材料、电压与频率等其他因素。

目前而言，论及存储器问题很难有简单的解决方案，未来随着各方面数量与复杂度提升，问题与矛盾也恐将愈来愈多。

关键字：SoC 引用地址：SoC存储器元件设计　将面临复杂与矛盾决策

上一篇：STM32微控制器及ST33安全微控制器出货量分别突破10亿和5亿
下一篇：Alpine芯片收归亚马逊巩固网通、储存市场

推荐阅读最新更新时间：2024-03-16 14:40

基于SoC的PSTN短消息终端系统的软硬件设计

1 前言 PSTN短消息终端SoC是为固定电话网短消息业务而设计的一种数字终端处理芯片。片上集成了微控制器、RAM、FSK/DTMF调制解调器、 LCD接口、键盘扫描、数据存储器扩展页面寻址接口以及线路状态控制接口;可以完成FSK和DTMF格式的短消息上传、下传，CID(Calling IdenTIty Delivery，主叫识别信息传送)号码的接收，振铃信号检测，话机状态控制等功能，提供了PSTN短消息终端的单芯片解决方案。其中，使用了 DW8051_core IP核作为SoC的微控制器核心。 SoC(System on Chip，片上系统)不仅指它的硬件平台，还包括运行在其上的软件成分。如果系统采用全硬件设

[单片机]

基于<font color='red'>SoC</font>的PSTN短消息终端系统的软硬件设计

智能座舱SoC芯片，狼烟四起

当智能手机行情低迷，市场复苏遥遥无期时，汽车市场则持续火热。 7月3日，一辆崭新的新能源汽车从广汽埃安的整车下线区缓缓开出，这标志着，中国新能源汽车生产量达到2000万辆，也成为中国汽车工业70周岁生日的最好献礼。 Counterpoint Research 公布的最新报告，2023年第一季度全球乘用电动汽车销量同比增长32%。如此情形下，SoC企业纷纷开始寻找新的出路，而智能座舱SoC 芯片成为了很多企业的选择。前段时间，英伟达与联发科宣布达成合作，共同开发车载 SoC 产品，首款产品正是智能座舱芯片。 01、4000亿市场的赛道从汽车来看，随着各个车企向着智能化、高端化迈进，比亚迪、小鹏、蔚来、荣威、理想

[汽车电子]

一张图带你了解骁龙835：最牛SoC不是吹的

几乎每一代高通骁龙处理器都在半导体工艺上有所进步。从去年14纳米工艺的高通骁龙820到今天10纳米工艺的高通骁龙835，高通用实力演绎了什么叫每一步都有惊喜!下面就随半导体小编一起来了解一下相关内容吧。近日，继高通835芯片在世界移动大会上首次亮相之后，在北京迎来了其亚洲首秀作为业界第一款商用10纳米FinFET制程的移动平台，骁龙835拥有更为强大的性能与能效、快如光纤的千兆级LTE、沉浸式体验等诸多先进特性。搭载骁龙835平台的终端将于今年上半年面市，全球范围内第一批骁龙835手机应该是月底发布的Galaxy S8家族，而国内首发该SoC的厂商应该是小米，官方已经确认小米6会基于该平台研发。下面，一起来看看太平洋电

[半导体设计/制造]

华为海思获得UltraSoC的SoC监控分析解决方案使用授权

集微网消息，UltraSoC 今日宣布已授权海思（HiSilicon）一下属部门使用其在系统监控、分析和优化上的半导体知识产权。海思是华为旗下一个全球领先的科技品牌，主要业务为数字家庭、通信和无线终端领域的芯片解决方案。 UltraSoC 的知识产权提供了独立的系统级体系结构，能够对 SoC 的内部行为进行非侵入式线速监控，以此帮助工程师深入了解片上子系统、总线和软件间的复杂互动，从而加速研发并降低风险。该公司近日宣布其已为基于 RISC-V 开源指令集的处理器提供全面支持，并公布了行业首个针对使用 ARM® AMBA® 5 Coherent Hub Interface (CHI) 的 SoC 的调试系统。关于 UltraSo

[手机便携]

由MCU走向SoC，汽车芯片转战下一代ADAS和自动驾驶

定义一辆现代化汽车的不再只有外形、舒适度与行驶性能，还有汽车的智能化。从车载信息娱乐系统（IVI）到ADAS，这些都离不开车载芯片的功劳。过去汽车内部的控制系统相互孤立，如今在各大系统逐渐整合的趋势下，汽车芯片也慢慢由 MCU 转向SoC。据统计机构的研究报告指出，2018年全球汽车SoC的总市值达129.315亿美元，预计在2019到2028年的周期内，其市值还将以8%的年复合增长率大幅上升。其中以增强型IVI的需求仍在不断增长，而终端用户中，对驾驶辅助以及安全意识的提高，将成为ADAS应用SoC增长的关键要素之一。出于同样的原因，专注于消费芯片的厂商，也开始在汽车芯片领域布局。由于疫情影响了一定的汽车出货量，但从已经回

[汽车电子]

由MCU走向<font color='red'>SoC</font>，汽车芯片转战下一代ADAS和自动驾驶

贸泽供货ST BlueNRG-1蓝牙低能耗SoC

贸泽电子 (Mouser Electronics) 即日起开始备货 STMicroelectronics (ST)的BlueNRG-1 片上系统(SoC)。BlueNRG-1包含经过优化的蓝牙®低能耗无线电模块，兼具出众的能源效率与强劲的射频性能，可满足快速增长的大规模低能耗蓝牙(智能蓝牙)市场的需求。BlueNRG-1是低功率智能传感器和可穿戴装置、零售店导航收发器(beacon)、汽车无钥匙进入系统、智能遥控器、资产追踪器、工控和医疗监视器等连网设备的理想选择，能在节能和运行两种模式之间快速切换，将电池续航时间从几个月延长至几年。贸泽电子供应的ST BlueNRG-1无线SoC采用一个32MHz 32位ARM® Co

[物联网]

贸泽供货ST BlueNRG-1蓝牙低能耗<font color='red'>SoC</font>

解读：OPPO进军手机Soc?或仅为网友一厢情愿

微博上多家媒体爆料，OPPO的手机芯片公司开始启动。文中称OPPO早在2017年底，就在上海注册成立“上海瑾盛通信科技有限公司”（简称“瑾盛通信”）。2018年9月瑾盛通信将“集成电路设计和服务”纳入经营项目，最近更是“发布了很多芯片设计工程师的岗位”并从“从展讯、联发科挖了一批基层工程师。”截止2018年底，瑾盛通信的员工数量已经达到150人，超过了小米旗下北京松果电子的100人。所有这些信息都显示，OPPO即将启动手机芯片业务。解读：OPPO进军手机Soc?或许只是网友一厢情愿_新浪众测其实在更早的2017年5月，也就是小米澎湃S1发布三个月左右时，段永平和陈明勇入股苏州雄立科技，就被爆出了一波将要涉足手机芯片领域的新

[手机便携]

解读：OPPO进军手机<font color='red'>Soc</font>?或仅为网友一厢情愿

用SoC/嵌入系统工具权衡软硬件

组网设备的开发者，正竞争相采用CARDtools系统公司的NitorVP 6.0版SoC/嵌入系统协同设计及仿真工具包。NitroVP上市刚刚几个月，设计人员可以使用它来建立虚拟原形，对硬件与软件进行协同仿真，或进行权衡分析。 ST公司高级系统技术组系统建模工程师Marcello Coppola是率先使用NitroVP的人员之一，Coppola所在的小组研究通信应用系统以及设计这类系统的工具。 Coppola把NitroVP作为其工具包的一部分，为ST公司研制新的SoC，供宽带网络终端与设备（BBNT）使用。将xDSL调制解调器与不带ATM接口的设备相连时，需进行协议转换。BBNT所支持的几种协议栈，

[嵌入式]