
20世纪90年代后期,随着半导体加工技术跨人深亚微米时代,可提供晶体管门电路在百万以上的设计和加工能力,使系统级芯片的概念有了实现的可能。
作为ASIC(Application Specific IC)设计方法学中的新技术,系统级芯片始于20世纪90年代中期。
1994年Motorola公司发布的Flex CoreTM系统(用来制作基于68000TM和PowerPCTM的定制微处理器)和1995年LSI Logic公司为SONY公司设计的系统级芯片,是基于IP(Intellectual Property)核完成系统级芯片设计的最早报道。由于系统级芯片可以充分利用已有的设计积累,显着地提高ASIC的设计能力,因此发展非常迅速。
进入21世纪,标志着ASIC设计时代结束,崭新的系统级芯片时代的到来。
为了适应科技发展和市场竞争的需要,系统设计者不断寻求更短的上市时间,更高的性能和更低的成本,所有这些都是推动系统级芯片需求的主要因素。世界系统级芯片市场1998年只有57亿美元,而到2003年已经达到了265亿美元,市场保持36%的年增长率。
作为IC设计技术和未来市场的走向,系统级芯片也逐渐受到了国内IC行业的重视。
系统级芯片是在单片上实现全电子系统的集成,具有以下几个特点:
1、规模大、结构复杂。
数百万门乃至上亿个元器件设计规模,而且电路结构还包括MPU、SRAM、DRAM、EPROM、闪速存贮器、ADC、DAC以及其它模拟和射频电路。为了缩短投放市场时间,要求设计起点比普通ASIC高,不能依靠基本逻辑、电路单元作为基础单元,而是采用被称为知识产权(IP)的更大的部件或模块。在验证方法上要采用数字和模拟电路在一起的混合信号验证方法。为了对各模块特别是IP能进行有效的测试,必须进行可测性设计。
2、速度高、时序关系严密。
高达数百兆的系统时钟频率以及各模块内和模块间错综复杂的时序关系,给设计带来了多问题,如时序验证、低功耗设计以及信号完整性和电磁干扰、信号串扰等高频效应。