SoC設計領域有哪些新的技術和應用趨勢值得關注?

隨著5G和AIoT時代的到來，越來越多的智能化應用場景誕生，也就有了“應用和軟件定義芯片SoC設計”的趨勢，對產品快速迭代也提出了新的要求。這就意味著，SoC設計需要：

更有效地解決具體實際場景的問題

更快的市場響應速度

具備特性差異化和成本優(yōu)勢

我認為目前SoC設計主要有以下幾個關鍵趨勢：

1）DSA（Domain Specific Architecture or Domain Specific Accelerator）， 面向專用應用領域的協(xié)處理器加速器

DSA的目標就是提升計算的能效比，因此可以更好地滿足SoC設計的差異化、安全性以及推向市場的時效性。如何達成這個目標？其中一個核心理念是“術業(yè)有專攻”，在硬件領域便是用專用硬件滿足特定領域需求。

但這跟一般的ASIC硬件化不同，DSA要滿足的是一個領域的需求，解決一類問題而非單一問題，因此能夠實現(xiàn)靈活和專用性的平衡。就處理器領域而言，DSA可以被解釋成Domain Specific Accelerator， 即在通用處理的基礎上，擴展出面向某些領域的加速器，以提升解決該領域問題的效率。

2）全棧式的SoC設計平臺化

全棧式的SoC設計平臺化可以極大縮減傳統(tǒng)SoC設計周期和設計成本。一站式的SoC平臺可以提供SoC軟硬件設計的整體解決方案，一般包括SoC設計所需的基礎共性IP、SoC架構、測試用例、操作系統(tǒng)、軟件驅動、算法庫和開發(fā)工具等模塊。

目前，芯來科技面向MCU、AIoT等應用領域，已經(jīng)推出了基于芯來RISC-V 處理器的全棧IP整體解決方案，包括預集成的整體SoC模板（包含芯來的基礎IP庫，統(tǒng)一的IP接口和總線結構等）、軟件硬件驅動、NMSIS算法庫、完備移植好的操作系統(tǒng)示例和芯來自己的IDE/SDK等一系列開發(fā)環(huán)境。

讓客戶在SoC設計上確保按需定制，不浪費資源，幫助客戶降低研發(fā)投入，提高研發(fā)效率和質量。芯來全棧IP平臺可以承擔客戶80%的通用SoC設計驗證工作，而讓客戶投入更大的精力專注于20%的專用SoC設計。

3）chiplet新的IP復用模式

在后摩爾定律時代，芯片集成度越來越高，SoC設計越來越復雜，為了降低整個芯片SoC設計周期以及開發(fā)總成本，Chiplet模式成為一個流行的趨勢。Chiplet 其實就是一顆具有一定功能的裸片（Die）?；贑hiplet 模式，首先將需要實現(xiàn)的復雜功能進行分解，然后開發(fā)或是復用已有不同工藝節(jié)點、不同材質、不同功能的裸片，最后通過 SiP（System in Package）封裝技術形成一個完整的芯片。因此Chiplet 就是一種新的IP復用模式 - 以芯片裸片的形式提供。

Chiplet除了可以解決數(shù)字電路和模擬或接口電路在工藝節(jié)點上的錯位問題外，也可以給SoC設計提供更大的靈活性。例如，有些SoC設計在不同場景下，對接口或模擬的通道數(shù)量要求不同，如果都集成在一顆die上缺乏靈活性，性能、功能和面積（也就是所謂的PPA）方面難以做到最優(yōu)。

Chiplet通過數(shù)字和模擬更好地解決了場景化的靈活性問題，當然同時chiplet也面臨著諸多挑戰(zhàn)，例如接口標準化、接口間巨大的數(shù)據(jù)量造成裸片和裸片間互聯(lián)所產生的大功耗等問題。

物聯(lián)網(wǎng)和邊緣計算等領域對SoC設計的要求跟移動計算/個人電腦有什么不同？如何選擇合適的處理器內核？

從個人電腦到移動計算（手機），芯片SOC設計（也包括處理器發(fā)展）主要為單一應用、重點產品驅動。而目前隨著5G、AIoT、邊緣計算等應用場景多點開花，而且都還沒有明確的行業(yè)標準和規(guī)范，應用場景更多元化，需求更碎片化，單品需求適量，創(chuàng)新迭代變快，也需要更快的市場響應速度。

因此芯片SoC設計定制化成為趨勢。而處理器作為SoC的整個控制大腦，在選擇上除了傳統(tǒng)的PPA硬件指標，完整的基礎軟件工具鏈和生態(tài)外，更看重的是處理器的靈活性和擴展性來滿足差異化和多樣化的設計，以及技術壁壘的建立。

ARM在這些新興領域也沒有絕對的生態(tài)優(yōu)勢，因此開放且擁有精簡、低功耗、模塊化、可擴展等技術優(yōu)勢的RISC-V在AIoT和邊緣計算等領域及需要定制化的場景將大有可為。

除了技術上的靈活性，RISC-V也能為AIoT、邊緣計算等領域帶來顯著的成本優(yōu)勢。國際市場分析機構Semico Research在其名為“RISC-V市場分析：新興市場”的報告中指出，預計到2025年，市場將總共消費624億個RISC-V CPU內核，而中國將擁有全球最大的市場空間。

編輯：jq