SoC设计领域有哪些新的技术和应用趋势值得关注?

随着5G和AIoT时代的到来，越来越多的智能化应用场景诞生，也就有了“应用和软件定义芯片SoC设计”的趋势，对产品快速迭代也提出了新的要求。这就意味着，SoC设计需要：

更有效地解决具体实际场景的问题

更快的市场响应速度

具备特性差异化和成本优势

我认为目前SoC设计主要有以下几个关键趋势：

1）DSA（Domain Specific Architecture or Domain Specific Accelerator）， 面向专用应用领域的协处理器加速器

DSA的目标就是提升计算的能效比，因此可以更好地满足SoC设计的差异化、安全性以及推向市场的时效性。如何达成这个目标？其中一个核心理念是“术业有专攻”，在硬件领域便是用专用硬件满足特定领域需求。

但这跟一般的ASIC硬件化不同，DSA要满足的是一个领域的需求，解决一类问题而非单一问题，因此能够实现灵活和专用性的平衡。就处理器领域而言，DSA可以被解释成Domain Specific Accelerator， 即在通用处理的基础上，扩展出面向某些领域的加速器，以提升解决该领域问题的效率。

2）全栈式的SoC设计平台化

全栈式的SoC设计平台化可以极大缩减传统SoC设计周期和设计成本。一站式的SoC平台可以提供SoC软硬件设计的整体解决方案，一般包括SoC设计所需的基础共性IP、SoC架构、测试用例、操作系统、软件驱动、算法库和开发工具等模块。

目前，芯来科技面向MCU、AIoT等应用领域，已经推出了基于芯来RISC-V 处理器的全栈IP整体解决方案，包括预集成的整体SoC模板（包含芯来的基础IP库，统一的IP接口和总线结构等）、软件硬件驱动、NMSIS算法库、完备移植好的操作系统示例和芯来自己的IDE/SDK等一系列开发环境。

让客户在SoC设计上确保按需定制，不浪费资源，帮助客户降低研发投入，提高研发效率和质量。芯来全栈IP平台可以承担客户80%的通用SoC设计验证工作，而让客户投入更大的精力专注于20%的专用SoC设计。

3）chiplet新的IP复用模式

在后摩尔定律时代，芯片集成度越来越高，SoC设计越来越复杂，为了降低整个芯片SoC设计周期以及开发总成本，Chiplet模式成为一个流行的趋势。Chiplet 其实就是一颗具有一定功能的裸片（Die）。基于Chiplet 模式，首先将需要实现的复杂功能进行分解，然后开发或是复用已有不同工艺节点、不同材质、不同功能的裸片，最后通过 SiP（System in Package）封装技术形成一个完整的芯片。因此Chiplet 就是一种新的IP复用模式 - 以芯片裸片的形式提供。

Chiplet除了可以解决数字电路和模拟或接口电路在工艺节点上的错位问题外，也可以给SoC设计提供更大的灵活性。例如，有些SoC设计在不同场景下，对接口或模拟的通道数量要求不同，如果都集成在一颗die上缺乏灵活性，性能、功能和面积（也就是所谓的PPA）方面难以做到最优。

Chiplet通过数字和模拟更好地解决了场景化的灵活性问题，当然同时chiplet也面临着诸多挑战，例如接口标准化、接口间巨大的数据量造成裸片和裸片间互联所产生的大功耗等问题。

物联网和边缘计算等领域对SoC设计的要求跟移动计算/个人电脑有什么不同？如何选择合适的处理器内核？

从个人电脑到移动计算（手机），芯片SOC设计（也包括处理器发展）主要为单一应用、重点产品驱动。而目前随着5G、AIoT、边缘计算等应用场景多点开花，而且都还没有明确的行业标准和规范，应用场景更多元化，需求更碎片化，单品需求适量，创新迭代变快，也需要更快的市场响应速度。

因此芯片SoC设计定制化成为趋势。而处理器作为SoC的整个控制大脑，在选择上除了传统的PPA硬件指标，完整的基础软件工具链和生态外，更看重的是处理器的灵活性和扩展性来满足差异化和多样化的设计，以及技术壁垒的建立。

ARM在这些新兴领域也没有绝对的生态优势，因此开放且拥有精简、低功耗、模块化、可扩展等技术优势的RISC-V在AIoT和边缘计算等领域及需要定制化的场景将大有可为。

除了技术上的灵活性，RISC-V也能为AIoT、边缘计算等领域带来显著的成本优势。国际市场分析机构Semico Research在其名为“RISC-V市场分析：新兴市场”的报告中指出，预计到2025年，市场将总共消费624亿个RISC-V CPU内核，而中国将拥有全球最大的市场空间。

编辑：jq