真正的SOC設(shè)計(jì)不僅包含電子功能

向五位知識(shí)淵博的人詢問片上系統(tǒng)(SOC)對(duì)他們意味著什么，你可能會(huì)得到五個(gè)不同的答案。我的定義包括帶有某種處理器的高密度邏輯，以及硅芯片上的模擬/混合信號(hào)，存儲(chǔ)器和通信模塊。模擬片上功能非常重要，因?yàn)樾酒枰诨旧夏M的世界中運(yùn)行。然而，我最近意識(shí)到我的SOC定義有些短視，因?yàn)樗鼇碜砸?a target="_blank">電子為中心的觀點(diǎn)。我現(xiàn)在相信真正的SOC設(shè)計(jì)不僅包含電子功能。

VLSI的復(fù)雜性是大學(xué)，工業(yè)和政府資助的開發(fā)項(xiàng)目，包括光學(xué)在內(nèi)的許多其他技術(shù)學(xué)科，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)和微流體。來自這些技術(shù)領(lǐng)域的一些研究和新興產(chǎn)品確實(shí)非常了不起。最先進(jìn)的MEMS設(shè)計(jì)包括用于保護(hù)敏感計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的毫米級(jí)組合鎖和具有人發(fā)直徑和10微米寬齒的齒輪的微型電機(jī)。加速度計(jì)，運(yùn)動(dòng)傳感器和圖像投影子系統(tǒng)是許多產(chǎn)品已經(jīng)包含的MEMS器件的示例。微流體技術(shù)是開發(fā)片上實(shí)驗(yàn)室(LOC)的主要推動(dòng)力。這些芯片結(jié)合了毛發(fā)大小的毛細(xì)管中的流體流動(dòng)，敏感的電子流體控制，溫度控制，高靈敏度模擬測量和復(fù)雜的數(shù)據(jù)管理。開發(fā)人員正在瞄準(zhǔn)LOC設(shè)計(jì)，這可以將桌面系統(tǒng)減少到手持設(shè)備，并加速許多化學(xué)和生物技術(shù)分析，以實(shí)現(xiàn)DNA分析和植入式藥物分配系統(tǒng)等任務(wù)。電光學(xué)研究正在研究如何提高從芯片到外部世界的通信速度，并最終提高片上時(shí)鐘和數(shù)據(jù)流速。然而，伴隨著多域SOC所帶來的好處，開發(fā)這些芯片所需的許多困難的設(shè)計(jì)任務(wù)都需要。

首先，最重要的是將各種同構(gòu)子系統(tǒng)集成到異構(gòu)芯片中。生物技術(shù)現(xiàn)在處于微流體/微電子集成的最前沿，一些產(chǎn)品的原型預(yù)計(jì)將在年底前完成。然而，仍有許多工作要證明這種子系統(tǒng)集成在經(jīng)濟(jì)上是可行的，特別是在日益以消費(fèi)者為導(dǎo)向的市場中。與集成問題緊密結(jié)合的是需要良好的異構(gòu)設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)人員可以使用它們來同時(shí)模擬多域子系統(tǒng)。確實(shí)存在一些用于此任務(wù)的工具，但它們尚未針對(duì)一般多域SOC設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。最后，存在將軟件集成到包含大量不同技術(shù)子系統(tǒng)的芯片上的問題。由于SOC設(shè)計(jì)的嵌入式軟件問題令人生畏，多域SOC軟件開發(fā)的復(fù)雜性可能要高出一個(gè)數(shù)量級(jí)。

對(duì)于像您這樣的工程師來說，這些問題代表了未來的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。 SOC要求設(shè)計(jì)工程師將他們的才能擴(kuò)展到傳統(tǒng)的硅設(shè)計(jì)之外。今天的SOC設(shè)計(jì)人員經(jīng)常使用多種設(shè)計(jì)技術(shù)來開發(fā)下一個(gè)硅邏輯和物理，軟件和硬件以及模擬和數(shù)字系統(tǒng)，僅舉幾例。明天的多域SOC將把芯片設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)從電氣系統(tǒng)擴(kuò)展到流體，機(jī)械，熱和光學(xué)技術(shù)。在這些芯片上工作的工程師無疑需要多學(xué)科的工程專業(yè)知識(shí)才能設(shè)計(jì)出這些“超級(jí)”的SOC。