SOC芯片技术及在安防集成系统中的应用(2)

SOC定义的基本内容主要表现在两方面：

(1)它的构成。系统级芯片的构成可以是系统级芯片控制逻辑模块、微处理器/微控制器CPU内核模块、数字信号处理器DSP模块、嵌入的存储器模块、与外部进行通讯的接口模块、含有ADC/DAC的模拟前端模块、电源提供和功耗管理模块；对于一个无线SOC还要有射频前端模块、用户定义逻辑(它可以由FPGA或ASIC实现)以及微电子机械模块；更为重要的是，一个SOC芯片内嵌有基本软件(RDOS或COS以及其他应用软件)模块或可载入的用户软件等。

(2)它的形成过程。系统级芯片形成或产生过程包含以下三个方面：

①基于单片集成系统的软硬件协同设计和验证；

②利用逻辑面积技术使使用和产能占有比例有效提高，即开发和研究IP核生成及复用技术，特别是大容量的存储模块嵌入的重复应用等；

③超深亚微米(UDSM)、纳米集成电路的设计理论和技术。

因此，SOC是将信息处理的算法、逻辑电路的结构、各个层次的电路以器件的方式集成在一块芯片上，从而具备整机的功能。这里包括：

①算法功能的突破。增加模糊算法、神经元算法以及安全算法。

②电路结构突破。因CMOS有很长的生命力，由于引入RF和Flash等又将有新的发展。

具体地说，SOC设计的关键技术主要包括总线架构技术、IP核可复用技术、软硬件协同设计技术、SOC验证技术、可测性设计技术、低功耗设计技术、超深亚微米电路实现技术等；此外，还要做嵌入式软件移植、开发研究等。

下面再介绍芯片SOC技术的发展现状及其在安防集成中的应用。

2、芯片SOC技术的发展现状

集成电路(IC)的发展已有40多年的历史，它一直遵循着1965年摩尔提出的规律增长，即集成电路中晶体管的数目每18个月增加一倍。每2～3年制造技术更新一代，这是基于栅长不断缩小的结果，器件栅长的缩小又基本上依照等比例缩小的原则，并促进其它工艺参数的提高。现按此规律，集成电路的基本单元CMOS器件已进入超深亚微米乃至纳米加工时代(即器件的栅长小于50nm)。由于信息市场的需求和微电子自身的发展，引发了以微细加工（集成电路特征尺寸不断缩小）为主要特征的多种工艺集成技术和面向应用的系统级芯片的发展。随着半导体产业进入纳米加工时代，在单一集成电路芯片上就可以实现一个复杂的电子系统，诸如手机芯片、数字电视芯片、DVD芯片等等。

世界集成电路大生产目前已经进入纳米时代，全球多条90nm/12英寸生产线用于规模化生产，基于65nm之间水平线宽的生产技术已经基本成形，Intel公司的CPU芯片已经采用45nm的生产工艺。在世界最高水平的单片集成电路芯片上，所容纳的元器件数量已经达到80多亿个。如2006年，单片系统集成芯片的最小特征尺寸0.09μm、芯片集成度达2亿以上个晶体管、芯片面积520mm2、7～8层金属连线、管脚数4000个、工作电压0.9～1.2V、工作频率2～2.5GHz，功率160W。到2010年，己提高到0.07μm的水平。而硅IC晶片直径尺寸，如2000年～2005年己从200mm转向300mm，2006～2010年又转向到400mm。单片硅集成技术最小特征尺寸的发展状况如表1所示。

整个半导体工艺技术的发展随着晶体管栅长及光刻间距持续地缩小，使得芯片能够在面积越来越小的同时，获得较快的运行速度，同时也使得一个晶圆所能产出的芯片数目越来越多，大幅提高晶圆工艺的生产力。整个半导体工艺技术的发展仍是呈现持续加速的状态，特别是在DRAM、MPU等领域，而光刻等微细加工技术则呈现出稳定的发展。(责任编辑：admin)