SoC布局

SoC 的布局指將設計好的功能模塊合理地安排在芯片上，規劃好它們的位置。在進行布局時，需要考慮諸多因素，如各模塊之間的信號傳輸效率、功耗分布、散熱情況等。合理的布局能夠提高芯片的性能和穩定性。

SoC 中各種 IP 簡介

IP 核（Intellectual Property Core），即知識產權核，在集成電路設計行業中指已驗證、可重復利用、具有某種確定功能的芯片設計模塊。SoC 是以 IP 模塊為基礎的設計技術，IP 是 SoC 應用的基礎。

一個 SoC 芯片通常由設計廠商自主設計的電路和多個外購 IP 核組成。IP 核復用即向 IP 廠商購買已有的 IP 核，并進行布局、連接、檢查和驗證。IP 核授權模式能夠在 SoC 中調用已設計好的具有獨立功能的模塊，一方面能夠簡化設計流程、加快設計速度，降低設計難度，另一方面符合半導體分工發展的模式，使 IC 設計公司能擺脫 IDM 模式的束縛和壁壘，專注芯片設計，從而帶動 IC 設計行業的發展。

典型的 SoC 包括以下部分：

1. 一個或多個處理器內核，可以是 CPU、GPU、DSP或專用指令集處理器內核。

2. 存儲器：可以是 RAM、ROM、EEPROM 或閃存。

3. 用于提供時間脈沖信號的振蕩器和鎖相環電路。

4. 由計數器和計時器、電源電路組成的外設。

5. 不同標準的連線接口，如 USB、火線、以太網、通用異步收發。

6. 用于在數字信號和模擬信號之間轉換的 ADC/DAC。

7. 電壓調理電路及穩壓器。

在外設內部，各組件通過芯片上的互聯總線相互連接。ARM 公司推出的 AMBA 片上總線主要包括高性能系統總線 AHB、通用系統總線 ASB、外圍互聯總線 APB、可拓展接口 AXI。AHB 主要針對高效率、高頻寬及快速系統模塊；ASB 可用于某些高速且不必要使用 AHB 總線的場合作為系統總線；APB 主要用于低速、低功率的外圍，AXI 在 AMBA3.0 協議中增加，可以用于 ARM 和 FPGA 的高速數據交互。

SoC 中的 IP 核種類繁多，例如 CPU 處理器的 IP 核、GPU 的 IP 核、通信模塊的 IP 核等等。以下介紹一些在手機SoC中常見的IP與?？欤?/p>

• DSP：DSP（Digital Signal Processing）是指數字信號處理，一種特殊的微處理器，專門用于處理大量的數字信號信息。DSP的工作原理主要包括接收模擬信號，將其轉換為二進制的數字信號，然后對數字信號進行修改、刪除、強化等操作。在其他系統芯片中，這些數字數據會被解譯回模擬數據或實際環境的格式。
• ISP：Image Signal Process，圖像信號處理）即成像引擎。主要負責圖像信號處理，處理相機拍照和視頻。ISP的內部構成包括CPU、SUPIP（各種功能模塊的通稱）、IF等設備。ISP的控制結構包括ISP邏輯和運行在其上的firmware。ISP會把處理過的圖像數據發給NPU再次進行深度處理，最后呈現給用戶。ISP技術在很大程度上決定了攝像機的成像質量。
• NPU：NPU是神經網絡處理器Neural Processing Unit的縮寫，是一種專門用于加速人工智能應用的芯片，它可以在較短的時間內完成大量的計算任務，從而提高了人工智能應用的效率和速度。NPU的主要優點在于能夠降低計算成本，節省時間和資源，并且提高系統的穩定性和可靠性。
• MIPI：即移動產業處理器接口（Mobile Industry Processor Interface 簡稱MIPI），MIPI 聯盟提供三個高性能和成本優化的物理層系列：MIPI D-PHY，MIPI M-PHY，MIPI C-PHY和 A-PHY。MIPI D-PHY主要用于將相機和顯示器互連到應用處理器；MIPI M-PHY支持多媒體和芯片到芯片/處理器間通信；MIPI C-PHY支持相機和顯示器。
• Dphy，Cphy，Mphy都能夠進行大數據量的物理傳輸，但是這個幾個物理層協議都無法進行較長距離的傳輸,導致了在車載和IOT領域的使用障礙，A-PHY的設計是為了能跨過整個車輛距離提供數據傳輸物理層支持。其最大傳輸距離能夠達到15米（自動駕駛技術）。
• Display Engine：顯示渲染引擎，主要負責與觸摸屏的顯示器進行通信。在游戲開發、圖形用戶界面設計、虛擬現實和增強現實等領域中，Display Engine扮演著關鍵角色。
• Video Processor：壓縮解壓圖像視頻，實現視頻錄制和播放。
• Modem：調制解調器，它是一個將數字信號調變到模擬信號上進行傳輸，并解調收到的模擬信號以得到數字信號的電子設備。調制解調器作為現代計算機網絡中的重要設備，扮演著模擬信號與數字信號之間“翻譯員”的角色。
• Storage Controller：存儲控制器，是計算機硬件中的一個重要組件，主要負責管理連接到計算機系統的存儲設備（如硬盤、固態硬盤等），比如數據傳輸，錯誤檢測和校驗，I/O調度，緩存管理等。
• Security Enclave：加密管理，共鑰私鑰。技術通過將敏感的用戶數據隔離在一個專用子系統中來保護這些數據。該系統被集成到蘋果的系統芯片設計中，目前相關技術部署在iPhone、iPad、Apple Watch、Mac、Apple TV和HomePod中。

除了上述模塊外，芯片中還包含各種外設與NOC。NOC 是一種用于在芯片上實現多個處理單元或知識產權（IP）核之間通信的架構。它類似于計算機網絡，但被設計用于在單個芯片上有效地傳輸數據。在 NoC 中，IP 通常指的是不同的功能模塊，如處理器核、內存控制器等。NoC 負責在這些 IP 之間建立高效的通信鏈路，以實現整個芯片系統的協同工作。

隨著半導體工藝的不斷進步和市場需求的不斷變化，SoC 的設計和集成技術也在不斷發展和創新。新的 IP 核不斷涌現，為 SoC 帶來更強大的功能和更高的性能。同時，對于 SoC 布局和 IP 核的選擇與集成，也需要綜合考慮成本、性能、功耗等多方面的因素，以實現最優的設計方案。

本文來源：張江芯在線