關於晶片設計的一些分享

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來源：內容編譯自design-reuse，謝謝。

片上系統 (SoC) 顧名思義，就是在單個矽片上整合整個系統。這種晶片或積體電路 (IC) 包含計算機的許多元件，這些元件旨在協同工作以實現共同目標。該術語的第一部分“ 系統 ”表示它是一種複雜的電子元件，而最後一部分“ 晶片 ”表示該系統的所有元件都擠在單個 IC 上。根據縮小到晶片大小的系統型別，它可以執行各種功能，包括人工智慧、訊號處理、無線通訊等。

這個問題沒有簡單易懂的答案，這反映了 SoC 設計本身的性質，即它是一個複雜、多維的話題，需要考慮許多變數。隨著技術的進步，設計 SoC 的難度也在增加。在這篇部落格中，我將介紹一些關鍵思想，我認為這些思想在大多數（如果不是全部）SoC 設計中都很有用，它們將使您能夠成功理解您自己的 SoC 的設計和實施過程。

1. 計劃

在我們深入討論之前，我要補充一點——規範和時間表可能會隨著時間的推移而改變。這不是壞事，但需要接受、理解和允許。

考慮到這一點，一份詳細且寫得好的規範是任何 SoC 設計開始時的關鍵。你可以有一個改變遊戲規則的想法，但如果沒有人理解它的作用和工作原理，那麼這個想法很難在矽片上實現。擁有一份詳細的規範，可以讓閱讀它的人準確地瞭解 SoC 的作用。隨著這個想法經歷不同的設計階段，規範可能會不斷發展。隨著你瞭解系統在實踐中的工作原理，你不僅可以更加深入，還可以改進模組的描述。

規範也應該寫得很好。簡而言之，如果工程師在根據規範設計模組時不能清楚地理解模組的功能，那麼模組很可能不會有預期的行為。讓沒有編寫規範的人對規範進行同行評審可以成為一種非常有用的工具，可以解決作者可能遺漏的任何問題。

成功的 SoC 設計還應包括時間表。制定一份記錄專案各部分預期時間的時間表是做出更明智決策的寶貴工具。時間表的一個關鍵部分，也是可能被忽視的部分，是靈活性。這種靈活性是指在時間表中預留時間，以便處理錯誤，如果發現實施不足，可以改進。這種靈活性將允許更好地管理風險，併為專案制定更準確的時間表。它還可以重新安排各個階段，有時可以並行執行，以實現所需的時間範圍。

2. 設計過程

如果說 SoC 的成功很大程度上取決於設計過程，那麼這是一種輕描淡寫的說法，因為這是系統的基礎工作完成的地方。

很多書都寫過關於團隊結構和動態的文章，但我只想關注一些比較簡單的要點——擁有一支擁有合適技能的團隊以及團隊內部的溝通。現在這些可能看起來很明顯，但它們非常重要，無論如何都應該提到它們。

設計團隊不僅僅是前端設計，還包括驗證、DfT、物理設計和軟體。所有這些部分都需要正確執行並協同工作，才能使 SoC 經久耐用且結構良好。在經驗豐富、能力強的工程師團隊中，擁有多種技能非常重要。同樣，將設計從規範帶到代工廠的下一階段也並非易事，因此對緊密整合的跨流結構的需求仍然至關重要。

確保每個團隊都能有效地相互溝通也很重要。由於物理設計團隊的啟示，可能需要對某個塊進行更改。有效的溝通在這裡很重要，因為這意味著可以在儘可能短的時間內探索、設計、驗證和實施更改。

3. 軟體

最後，但絕非最不重要的一點是軟體設計在 SoC 設計中必須發揮的作用。這是設計過程中經常被忽視的一個部分，但它是 SoC 的關鍵部分，可以成就或毀掉一個設計。

讓我們從啟動 ROM 開始。啟動 ROM 是一小段記憶體，其中包含 CPU 在啟動時所需的程式碼。這段程式碼將初始化 SoC 正確啟動所需的所有匯流排、記憶體和外設。這必須儘早確定，因為它對設計至關重要。它可以用來了解系統的初始狀態應該是什麼，這為我們提供了堅實的基礎。

軟體安全是構建 SoC 時需要考慮的另一個重要主題。我不會在這裡討論軟體安全的具體細節，只是說軟體安全可以使系統具有面向未來性，從而造就成功的 SoC。我們載入到記憶體中的軟體可能會因客戶的不同而發生變化，因此，擁有一種保護裝置免受入侵的方法，同時仍允許官方軟體更改和升級，是讓您的 SoC 成為未來客戶可行選擇並延長產品壽命的絕佳方法。

這個問題沒有簡單易懂的答案，這反映了 SoC 設計本身的性質，即它是一個複雜、多維的話題，需要考慮許多變數。此外，隨著技術的進步，SoC 的設計變得越來越困難，這個問題的答案也變得越來越難。

詳細討論 SoC 設計的各個方面以及我們可以用來建立 SoC 的技術需要好幾本書。不過，我將介紹一些關鍵思想，我認為這些思想在大多數（如果不是全部）SoC 設計中都很有用，它們將幫助您成功理解您自己的 SoC 的設計和實現過程。

因此，雖然這個問題沒有簡單的答案，但我相信本文中介紹的想法將適用於大多數（如果不是全部）SoC 設計。諸如計劃和設計流程之類的想法就是這方面的例子；牢牢掌握這些想法將使您的專案儘可能順利地執行。此外，考慮 SoC 上使用的軟體可以讓您擁有堅實、安全的基礎來制定實施方案。從這些想法中，我希望您能獲得新的靈感，去設計一個成功的 SoC。

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