SoC 與微控制器的發展 朱亞民

Contents: 一. What is SoC? 二. Why is SoC? 三. Benefits from SoC? 四. Challenges from SoC ? 五. Case: Embedded Flash (eFLASH) Overview 六. Discussion

一. What is SoC? Definition: System on a chip Classification: Cost-driven SoC: C-SoC Performance-oriented SoC: P-SoC Process integration : 同類製程 異類製程 Major Application: IA, Network, Communication. 5. Design style: SIP integration and reuse.

一. What is SoC?

What is SoC? - SoC 設計流程示意圖 晶片規格定義 系統架構確定 硬體需求 軟體需求 ASIC IP 再利用 驅動程式 應用程式 RTOS SoC設計驗證

Design for Testing、Design for Mfg What is SoC?- SoC 核心技術 核心 技術 設計方法 製程整合 SIP 系統層次整合 涵蓋 範圍 EDA、 Design for Testing、Design for Mfg Logic、 SRAM Flash、 Mixed Signal MCU、 DSP、 I/O RF Mixed Technology、 Noise Analysis、 Power Analysis、 Reconfigurable、 Architecture 代表性廠商 Cadence、 Synopsis 等 TSMC、 UMC 等 Xilinx、 ARM、 MIPS 等

What is SoC? - SoC 關聯產業體系 應用市場 (個人電腦、通訊、資訊家電) 晶圓代工/測試/封裝 IC設計 EDA SIP 產品規格

二. Why is SoC? - IC設計產業V.S.半導體產業產值比較 $0 $20,000 $120,000 $100,000 $80,000 $60,000 $40,000 $140,000 $160,000 $200,000 $180,000 Semi Industry $2,000 $12,000 $10,000 $8,000 $6,000 $4,000 $14,000 $16,000 $18,000 Fabless Industry 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 00 Source : Data Quest, 2000/12

二. Why is SoC? - 2004年全球半導體需求產品前十大排名 Digital Still Camera Smart Cards Digital TVs Digital Camcorders MP3 Source : Data Quest, 2000/12

二. Why is SoC? - IC設計生產力危機 Logic Tr./Chip Tr./S.M. 10,000 0.001 1.01 1,000 100 10 1 0.1 10,000 0.01 100,000 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 58%/yr. Compounded Complexity Growth Rate 21%/yr. Compounded Productivity Growth Rate 每片晶片的電晶體數目(M) 每人每月能設計出電晶體數目(K) Source : Data Quest, 2000/12

三. Benefits from SoC Functionality Power Space Code density Liability Speed Time-To-Market Reuse Production

四. Challenges from SoC - Design Complexity System Design / Top-Down Design Hardware/Software Co-design Multi-level and Mixed signal Co-design IP Survey, Verification and Integration Lower Power Design

四. Challenges from SoC - Design Complexity (cont.) Testing Million-gate Analog/RF module testing Data management Cross-division/company coordinate(data access) Security Control Version Control

四. Challenges from SoC – EDA Tools System-level Design Flow HW/SW co-simulation environment AMS co-simulation environment DFT design flow Scan chain, ATPG, BIST…. One-pass design flow Combine Synthesis and APR Timing Closure

四. Challenges from SoC - 影響 SoC 成敗的因素 SoC 晶片效能 電源消耗 功能性 成本效益 晶片面積 晶片穩定度 成本 設計成本 製造成本 時間成本 人力資源成本 SoC 技術能力 IP再利用 EDA應用 設計方法 a. 可測試性 b. 可製造性 驗證/測試 製程整合 不同IC元件間的整合 組織能力 不同合作對象間的溝通/協調 不同合作對象間的協同作業

四. Challenges from SoC- Case: 2001年行動電話主要零件 產品別 1台需要個數 MMIC Switch 1 LCD面板 功率放大器 LED 13 類比 電容器 陶瓷 Ta 150 20 DSP/MCU SAW 濾波器 4 EEPROM 0.5 水晶震盪器 Flash (16M換算) 2.0 電壓控制器 3 SRAM (2M換算) 1.9 連接器 分離式文件 25 鋰電池 LCD驅動器 1.4 天線 Source : 大和證卷

Chip Integration Platform 五. Case: Embedded Flash (eFLASH) Overview - Chip Integration eFLASH Provides: Performance enhancement Power saving Space saving Total cost reduction Free from flash shortage Flexible density & configuration Flash Logic Chip Integration Platform

- Integration Complexity 五. Case: Embedded Flash (eFLASH) Overview - Integration Complexity

六. Discussion Smaller with More