SoC知识及选型经验分享

1.什么是SoC？

　　在嵌入式产品领域，SoC是这么个意思：一般说来， SoC（System on Chip的缩写），称为芯片级系统，也有称片上系统，意指它是一个产品，是一个有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。

　　在工作中，狭义上来说，SoC指SoC芯片，指芯片内部集成了丰富硬件接口的嵌入式芯片。我们就拿32bit的芯片开刀，因为我也没有接触过64bit的嵌入式处理器，其他8bit、16bit的处理器已经算是单片机范畴，就不细说了。　　

2.SoC芯片的设计流程

　　SoC芯片设计工程性非常强，需要丰富的工程经验。我在龙芯中科的工作过程中，有幸接触了这方面的相关知识，参与了龙芯广州分公司向总公司提出需求，定义的1C芯片需求设计工作，这让我获益匪浅，在北京计算所的芯片设计大牛们带领下，我清晰的学到到了芯片内部结构的很多知识，这让我从软件驱动层面真正拓展到了硬件层面（不仅仅只是了解怎么用寄存器啦）。

我经历了如下过程：

1）芯片的需求分析&调研；

2）芯片目标与接口结构确定；

3）芯片设计项目管理；

4）芯片产品手册编制；

　　大家有兴趣可以搜索下百度的解释，百度上的解释应该是纯芯片设计的范畴，但我体验和理解的SoC芯片设计过程应该是这样的：

　　芯片设计流程图

　　我只参与到了功能设计阶段的深度，但到了这个程度已经能让你对整个芯片有个非常清晰的了解了。

　　需求设计阶段的调研是一个苦逼的过程，这个过程需要不断的与芯片功能设计的负责人进行沟通，需要根据公司对市场情况的总结，非常明确并量化的提出芯片各个功能接口的参数、处理器的性能呢及总线要求、明确的管脚封装需求（当时年轻无谓啊，参与了一款芯片的定义工作，要知道同类公司（比如北京君正科技）对于一款芯片的定义是由一个相当经验丰富的团队去做的！）。

　　这个过程从PM，到芯片设计团队，到硬件工程师，再到各个部门的主管领导都要参与，都有提出自己需求的可能，这是一个多方博弈的过程：），芯片需求定义就花了好几个月呢。

　　大家对芯片设计的流程有个了解就好了，一款嵌入式芯片必然是有特定的应用领域的，因为芯片级的设计开发费用巨大，打一次样片的费用都是过100万的，所以，芯片市场调研尤为重要，重点关注一个领域的产品市场容量信息。比如龙芯1C芯片，最初的目标其实是想定义一款针对指纹锁市场的低功耗嵌入式处理器，用以替换市场现有芯片市场。

　　扯远了，回到主题，接下来给大家介绍下我们产品经理选择SoC芯片的关键点。

3.产品经理选择处理器的关键点是什么？

　　我认为，对于硬件产品经理，选择一款主处理器是多个维度的考量，我感觉应该从下面几个方面入手：

　　3.1 从产品成本要求考虑

　　你的产品是定位于高端、中端还是低端，决定了你可选的芯片品牌，一般中高端的芯片都是被美国芯片设计公司所垄断的，而中低端的产品很多是选择韩国、日本、台湾和国内的芯片设计公司的芯片。

　　低端的产品应该选择更高集成度的CPU，这样可以直接减少外围电路器件的使用量。

　　集成的IP核，优点是可以降低接口设计时外围电路器件的成本，缺点是扩展性会降低，接口性能也会受到一定的限制。

　　案例：

　　我在最近一家云计算公司做云终端时，做的一款低端云终端，由于严格要求成本控制在RMB300元以内，我们就选择了一款韩国芯片：TCC8902。这款芯片的集成度非常高，甚至集成了DSP协处理器（可惜没有用上），而芯片的成本我们又可以接受。

TCC8902

3.2 从芯片应用领域选择

　　选择一款芯片，应该要首先了解下这款芯片的应用领域，因为我说过，一款芯片被设计出来，应该是有典型的应用领域的，其核心功能接口及处理单元必然是对某一特定领域功能的整合，并很可能是针对这个领域做过相应优化匹配工作的，在软件上会提供更丰富的软件解码库，甚至是硬件级别的解码IP核。

　　其实大家应该很容易搜索到，该领域内较为著名的芯片设计公司，并搜索到公司所推出的样板产品。所以，我们选择芯片，最好选择专为我们产品的领域定制的芯片。

　　案例：

　　我最近做的一款云终端产品，因为定义为一款思杰HDX云协议专用终端，需要使用集成了IC级别的HDX协议解决方案的芯片，通过多方查找资料了解到，业内设计并量产了集成思杰HDX协议硬件支持方案的芯片只有：TI DM8148、DM8168，Marvell Armada510 SoC，以及NUMO 3 SOC，而第三款芯片是Ncomputing公司专门定制的soc芯片，不对外销售，所以我们可选的芯片厂家就只有TI和Marvell了。

HDX硬件解码方案

　　3.3 从CPU性能参数和功能参数来选择

　　主要需关注的方面包括：

1）主芯片的CPU内核是什么，协处理是什么，图形处理器是什么？

　　芯片内核的新旧，直接决定了芯片整体性能，作为PM，应该在成本可受范围内选择尽可能新的处理器内核、集成新的图形处理器的SOC芯片。有硬件浮点运算能力的CPU就比没有的，在对图形处理方面就有优势。

　　2）CPU的频率

　　CPU频率是芯片最重要的性能参数，一般选择频率越高的越好。

　　对于某些需要超低功耗的产品，那就需要选择同类的低功耗产品，这类处理器直接表现为频率更低些。不过随着处理器SOC的技术越来越精湛，大内核+小内核的处理器也越来越多了，最明显的就是智能手机上使用的SOC芯片。不过这种芯片对于系统的优化、软件任务切换能力有很高要求，不是一般小公司可以做到软硬件适配的最优化。

　　3）内存寻址总线带宽与支持的内存种类

　　一般32位SOC芯片现在都支持8、16、32位带宽的内存，无疑带宽越大，寻址的速度会越高，选择支持更高带宽的芯片会更好。