Platform-based Design 蔚为趋势

现今IC产品的发展趋势由消费性电子产品、PC相关产品扩展至当红的无线通信、信息家电等领域，加上强调轻薄短小的产品特性，驱使IC设计业由单一功能转变成SoC（System-on-chip；系统单芯片）的方向。SoC因应芯片整合的需求与半导体整体技术层次的提升，逐渐成为产业发展的重要趋势。SoC兴起的利基是希望借着整合不同功能的IC组件于单一芯片上，相较于传统芯片更具效能的运作并且有助降低零件成本。以工研院经资中心提供之数据显示，如(图一)，SoC市场在1999～2000年的整体成长率超过60﹪，总产值也在200亿美元左右，预期2005年总产值将达到449亿5200万美元。

随着SoC 设计时代的来临，Platform-based Design（PBD）成为广泛被讨论的热门话题之一。Platform-based Design是一种IC设计方法的演进，由过去复杂度仅约5,000～250,000个逻辑闸的TDD（Time-Driven Design）阶段，到复杂度提升至1.5百万逻辑闸的BBD（Block-based Design），一直到今天进入复杂度更高的Platform-based Design阶段，如(图二)，Platform-based Design结合了硬件的硅智财（IP）及总线的硬件结构，以及嵌入式实时操作系统（Real-time Operating System；RTOS）等软件架构，以达到架构之重复利用性。

简言之，Platform-based Design是一种以整合为导向，强调系统级的重复使用、缩短开发时程，以开发出高复杂度产品的IC设计方式。无庸置疑的，Platform-based Design将成为SoC设计的主流趋势，而应用Platform-based Design观念开发之SoC整合平台也成为炙手可热的SoC解决方案，借着平台提供之整合系统环境及架构，可大幅降低IP整合的困难度，加速产品上市时程。以下将针对SoC整合平台开发的挑战作说明。

《图一 SoC在各应用领域的市场值与成长率〈数据源: 工研院经资中心（2002/06）〉》

《图二 IC设计方法演变趋势〈数据源：Surviving the SoC Revolution Henry Chang〉》

SoC整合平台开发的挑战

SoC技术的关键瓶颈在于系统的整合。随着芯片尺寸的大幅缩减与组件密度的提升，一个高效能的SoC整合平台的开发必须兼具硬件、软件及系统三方的专业技术及整合IP及Tool的能力，以达到整合平台的功能完整性及产品应用弹性。以下就整合平台的规划及IP及Tools整合等挑战，分别说明如下。

整合平台规划的挑战

整合平台的开发必须考虑其必备的功能性及因应产品差异性而保留扩展的弹性，因此，平台开发初期的定义与规划正确或完整与否，决定此平台未来的利用价值。一般而言，规划者必须对于系统有深入的了解，并具备相关产品发展趋势的敏感度，方能完成一个兼具功能性及应用性的整合平台开发规划。

IP及Tools整合的挑战

IP及Tools的整合性是设计平台的另一挑战。设计平台的开发者必须具备IP的高度整合力，将不同来源的IP有效率的整合到同一个设计平台上，并确认其整合后的功能运作及Performance无误。因此，IP整合的专业能力及接口IP的完整性均会影响此设计整合平台的开发。由于整合平台中使用的Tools来源也大多不同，故Tools的整合能力对于整合平台的开发亦具有关键影响性。

SoC 整合平台的开发

SoC设计流程一直面临超长延迟的困境。一般而言，典型的IP核心往往仅提供有限之数据文档供系统级整合及功能验证，导致设计人员必须耗心费时的研究核心电路及功能分析，始能建立接口逻辑并撰写测试程序。简言之，设计人员需花费大量时间对IP核心进行识别、获取、整合及验证，而无法集中宝贵的资源于产品差异化的开发，进而无法将产品价值优化。

藉由SoC整合平台提供之针对特殊应用的预整合和预验证核心，极易整合进现有设计流程，大大减轻了与IP整合和系统级验证有关的工作负担，并可提供特殊的功能来加速SoC硬件和软件的开发。再者，SoC 整合平台除了可提供设计人员使用其惯用之EDA工具外，亦可提供整合及验证所需之高层模型及测试套件。而平台整合环境生成之相关文件也有助整合软、硬件开发环境为单一流程。

SoC整合平台可改善现有设计程序，加速启动新产品的开发设计，奠定产品先机。因此，各公司及半导体相关机构无不大力推广共通的设计平台，不但可一举解决IP整合的困难，加速系统单芯片的发展，而若在此一平台争霸战中的胜出者亦可因此获得广大的市场，因此各公司无不积极加入设计平台开发的行列。

目前，SoC整合平台大致有二：一为可满足单芯片嵌入式系统设计需求的通用平台，另一为针对某些特定应用的专用平台。以源捷科技之SoC设计整合平台为例，此平台属于通用平台，可以满足单芯片嵌入式系统的设计需要，这些系统通常由作为特殊核心的处理器、内存和外围功能模块组成，所有核心都是藉由预整合和预验证的，其中包括ARM、MIPS、ARC或其它类型的处理器核心，以及一些关键外围设备功能，包括系统定时器、看门狗定时器、中断控制器、可程序I/O、储存控制器、DMA控制器、GPIO、字母数字LCD控制器和UART。SoC设计人员可利用其它核心来补充基于平台的设计，强调其产品之差异化。