真正的SOC设计不仅包含电子功能

向五位知识渊博的人询问片上系统(SOC)对他们意味着什么，你可能会得到五个不同的答案。我的定义包括带有某种处理器的高密度逻辑，以及硅芯片上的模拟/混合信号，存储器和通信模块。模拟片上功能非常重要，因为芯片需要在基本上模拟的世界中运行。然而，我最近意识到我的SOC定义有些短视，因为它来自以电子为中心的观点。我现在相信真正的SOC设计不仅包含电子功能。

VLSI的复杂性是大学，工业和政府资助的开发项目，包括光学在内的许多其他技术学科，微机电系统(MEMS)和微流体。来自这些技术领域的一些研究和新兴产品确实非常了不起。最先进的MEMS设计包括用于保护敏感计算机网络的毫米级组合锁和具有人发直径和10微米宽齿的齿轮的微型电机。加速度计，运动传感器和图像投影子系统是许多产品已经包含的MEMS器件的示例。微流体技术是开发片上实验室(LOC)的主要推动力。这些芯片结合了毛发大小的毛细管中的流体流动，敏感的电子流体控制，温度控制，高灵敏度模拟测量和复杂的数据管理。开发人员正在瞄准LOC设计，这可以将桌面系统减少到手持设备，并加速许多化学和生物技术分析，以实现DNA分析和植入式药物分配系统等任务。电光学研究正在研究如何提高从芯片到外部世界的通信速度，并最终提高片上时钟和数据流速。然而，伴随着多域SOC所带来的好处，开发这些芯片所需的许多困难的设计任务都需要。

首先，最重要的是将各种同构子系统集成到异构芯片中。生物技术现在处于微流体/微电子集成的最前沿，一些产品的原型预计将在年底前完成。然而，仍有许多工作要证明这种子系统集成在经济上是可行的，特别是在日益以消费者为导向的市场中。与集成问题紧密结合的是需要良好的异构设计工具，设计人员可以使用它们来同时模拟多域子系统。确实存在一些用于此任务的工具，但它们尚未针对一般多域SOC设计进行优化。最后，存在将软件集成到包含大量不同技术子系统的芯片上的问题。由于SOC设计的嵌入式软件问题令人生畏，多域SOC软件开发的复杂性可能要高出一个数量级。

对于像您这样的工程师来说，这些问题代表了未来的挑战和机遇。 SOC要求设计工程师将他们的才能扩展到传统的硅设计之外。今天的SOC设计人员经常使用多种设计技术来开发下一个硅逻辑和物理，软件和硬件以及模拟和数字系统，仅举几例。明天的多域SOC将把芯片设计挑战从电气系统扩展到流体，机械，热和光学技术。在这些芯片上工作的工程师无疑需要多学科的工程专业知识才能设计出这些“超级”的SOC。