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SOC邁向微機電整合考驗

文 / 高聖凱    
2002-07-01
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SOC邁向微機電整合考驗
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很多人一聽到SOC(System on a chip,系統單晶片)就認為它的概念僅限於IC(積體電路)設計,事實上,它的道理可以廣泛應用於一般生活。

「S」就是系統,生活面來說就是各種的功能,當功能因生活需要而愈來愈龐大時,你就必須想辦法盡可能將多種功能集中,這就是SOC的道理。

SOC讓現在許多數位產品變得更迷人。例如數位相機,裡頭所需的功能包括微處理器運算、USB介面、記憶體等,如果各成一塊系統,相機可能顯得龐大笨重,但由於SOC的幫助,讓許多功能集中,「畢其功於一役」,如此一來,產品將更為輕巧方便。

SOC在科技領域近年來逐漸受到重視,主要原因有二:一方面半導體微縮製程進展快速,讓SOC變得更有可能實現;另一方面則是客戶端的應用需求複雜度越來越高,但成本必須更具競爭力,因此帶動設計廠商不斷思考整合各種系統功能,以滿足客戶。

隨著需求愈來愈繁複,整合的挑戰也將愈來愈高。

以往廠商各自為政,做邏輯晶片的講求高效能,做記憶體的則要求高密度,而做類比晶片的則講求穩定與精準度,如今要將這三類不同特性的系統功能整合一起,就好比擅長不同食材的廚師要共同做出一道美味拼盤,在設計與製程上必須付出極大努力。

目前將不同系統整合是一大挑戰,未來整合度日趨提高的情況下,SOC將邁入整合微機電(MEMS)的考驗。目前將記憶體整合至晶片,在良率上仍然有待改進。另外有人將射頻IC放入,這方面也有待努力。我相信這些關卡將會逐步解決,最後達到整合微機電的地步。

關於SOC最大的問題,至今比較少人提及,其實是軟體部分。

一個好的系統不僅是硬體,還有軟體的建構。不同系統之間如何串連,都需倚靠軟體。以往IC設計者由於僅專注單一領域的設計,較少關心軟體,如今不同功能要湊在一起成為一套系統,軟體就變得十分重要。另外,設計日趨繁複,設計自動化工具(EDA Tools)軟體也相形重要,但這些設計自動化工具所費不貲,對於設計廠商而言是一項負荷。

SOC也並不是一味地將各種功能整合,整合必須合乎邏輯與效益。要做SOC的考量有三個指標:一個是成本的下降,一個是耗電性,最後則是效能。如果一項設計沒辦法符合上述三個指標要求的話,便不適合做SOC的整合。

製程技術是SOC的推動力,但原動力還是應用產品的需求。如果沒有產品的需要,設計者也無須費心進行系統整合;同樣地,如果製程技術無法支援設計的繁複,苦心規畫的設計也無實現的一天。(高聖凱)

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