ARM：Hyper SoC时代笑得最开心的人

　　“SoC使手机体积变小、功耗变低、性能变高了。”ARM谭军在接受电子工程世界记者采访时表示。正是得益于手机的发展，ARM成了SoC时代笑得最开心的人。无论微软Windows或是互联网，都没有覆盖到一半以上的人类，而手机做到了。

ARM中国总裁谭军

　　SoC是这样一款复杂芯片，它在一个芯片中集成了一个或多个处理器、大容量内存、总线结构、外部设备、协处理器、I/O通道等。

　　正像二十年前的台式电脑需要自己在母板上添加中央处理器、显卡、声卡、网卡；现在的芯片将这些离散器件都合成到了一个芯片内，板子变小、功耗变低、成本也低了。

　　然而，随着工艺的发展，工艺节点从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、90纳米一直发展到65纳米，节点越小性能越高，功耗越低。但从65纳米到45纳米节点，性能、功耗却都没有变化，SoC为何还存在？

　　答案是体积变小了。

　　软件投入远远不够

　　可见，功能越来越多、功耗越来越低、成本越来越低正成为SoC发展的主要推动力。

 　　“上周我在庐山休假，专门选了一家没有宽带的酒店。但我带了黑莓，”谭军举了个身边SoC的例子。黑莓可以收e-mail 、打电话，同时要求电池寿命要长，这就要求以低功耗集成PDA、手机及键盘等多个功能。他接着说：“之后我在家乡南昌呆了几天，父母家中已经用了数字机顶盒，每月比以前多三块钱可以看八十几个频道。”因为数字机顶盒是送的，所以也需要控制成本。

　　自然，SoC在低成本、低功耗、高性能方面担负起了义不容辞的责任。

　　纵观过去五十年，半导体行业经历了五个阶段，即晶体管、集成电路、DSP、微处理器等、以IP支持的SoC时代、Hyper SoC 。IP时代，人们通过头脑智慧实现复杂设计，但因为设计中有上百万晶体管，所需验证时间太长了，于是设计者希望通过购买IP以节省验证时间。而所谓Hyper SoC是在一个SoC中集成若干子SoC ，是复杂的SoC。　　

　　手机中有两个系统：一个通讯，另一个做应用处理，但这样成本还是很高、功耗很大。如果把通讯和应用系统做成一个系统，这就是Hyper SoC 。其中每个SoC就是一个系统，不同系统拥有不同软、硬件，因此IP供应商所提供的IP需要支持不同的OS（操作系统）。此外，还要将三个子系统的调试列入考虑中。而且45nm工艺的调试一次动辄上百万美元，是不能轻易容忍失败的，所以在使用之前尽可能的把芯片调试好是必须的。ARM此前推出的CoreSight正是为满足复杂的SoC调试而生的。

　　“现在商业走的路是条不归之路，”谭军坦言。工艺越来越小、越来越复杂，以前可能就是简单CPU，加上一些IO、存储等。现在里面有两个CPU或两个DSP、三维加速。因此，SoC设计、验证、制造、开发、调试等许多以前并不成为问题的问题也逐渐凸显。现在要考虑物理IP、还要考虑DFM（可制造性设计）、同时还要考虑软件工具的支持等。　　

　　最早SoC是CPU（或DSP）加简单外设；前两年的SoC需要音频控制、蓝牙等的无线连接或2.5G、3G有线通信；现在除了音频外还需要视频、三维加速器以及较高的连接性，于是一个Hyper SoC中有几个子SoC，开发这么复杂的SoC，对物理IP的要求越来越高了，物理IP在45nm到65nm时对IC设计非常重要。

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　　此外，芯片还要求是能够验证的，否则没有价值。然后是可制造的，物理IP要能够支持他，满足其需求，特别漏电性能等方面。内部连接通过AMBA ，AMBA总线帮助子SoC联系起来。为此，ARM通过与EDA、代工厂商合作，实现整个生态系统平衡。 其中，软件开发的复杂度很大，很多公司在软件方面的投入是远远不够的。

　　竞争

　　从2001年开始，半导体行业中，50% 的晶体管是买来的。现在很可能更多，会达到80%。假设一个SoC里有五百万个晶体管，以前要由设计者决定怎么放，不但需要很多人，而且风险很大。因此，与其设计那么多个晶体管还不如去买IP，这也就是过去几年IP行业的成功是基于SoC的原因。ARM的成功更多的是围绕着客户展开，为SoC公司提供一个从概念到产品的整体技术支持，包括从硬件、软件、建模到芯片出来。ARM 提供从CPU、物理支持、设计建模、建模工具到开发芯片所需要的工具。

　　如果随便找到一个消费者，从他身上拿出的有手机、数码相机、游戏机、MP4都包含SoC。以前这些产品很大、很笨重、功耗很大，使用SoC 后这些产品功能越来越大、体积越来越小、功耗越来越低、价格越来越便宜。今后几年，可以预见到：软件的比重将会越来越高，“SoC”中的“S"是System ，也可以改成Software软件，因为有系统就要有软件。

　　全世界有很多公司推出了不同SoC。对中国来讲，特别是过去的五、六年以来，ARM的模式与中国的生态环境相互支持，帮助许多中国SoC公司成功。其中包括展讯手机、海信的机顶盒、摄像机等等。

　　手机做主

　　“我认为移动是SoC的主要应用，”谭军说。手机就是一个最好代表：从九十年代手机开始使用SoC，后来变成了多功能SoC。现在智能手机应用处理器也加进去了，有了视频、三维加速器。

　　移动之外还有家庭应用，比如高端机顶盒可以玩游戏，能够进行人机对话，这就需要复杂SoC。以前IT企业的笔记本电脑中硬盘也是SoC，需要高性能、低功耗。另外，汽车电子也是SoC。对此，ARM推出了最新的Cortex CPU家族。

　　ARM 2007年出货量30亿，有2/3是在移动领域。剩下10亿中约有1亿在嵌入式，另外9亿一半是家庭、一半是企业。增长最快的是嵌入式、汽车电子，其次是企业和家庭，然后是移动。手机的份额无疑是最大的，无线电话是全球唯一一个30多亿人超过一半人使用的技术。但即便如此，30多亿之外、拥有手机的人还要更新手机、每个手机内的ARM核越来越多，以前是一个，现在高端手机可能有五六个。“2010年，我们的目标突破50亿，25亿是移动，10亿可能在嵌入式汽车电子，剩下的15亿在企业和家庭应用，”谭军预测到。

　　SoC之后......

　　消费者的要求是无止境的，SoC之后，究竟是个什么样的技术？一个是Hyper SoC，另外一个是SIP，二者的抉择来源于各芯片厂商对价格的定位。

　　目前，SoC与SIP是并存的。一个复杂SoC里面有几个子系统，不过因为系统是不稳定的，标准要变化，这样做很难大批量生产。但是SIP则不一样，其间的每个部分都是分散的。但对ARM而言，这两种的影响都不大，因为这两种里都需要IP。