持續(xù)自研旗艦芯片：將使用戶以及使用者的體驗(yàn)變得越來(lái)越好

SoC的定義多種多樣，由于其內(nèi)涵豐富、應(yīng)用范圍廣，很難給出準(zhǔn)確定義。一般說(shuō)來(lái)， SoC稱為系統(tǒng)級(jí)芯片，也有稱片上系統(tǒng)，意指它是一個(gè)產(chǎn)品，是一個(gè)有專用目標(biāo)的集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部?jī)?nèi)容。同時(shí)它又是一種技術(shù)，用以實(shí)現(xiàn)從確定系統(tǒng)功能開(kāi)始，到軟/硬件劃分，并完成設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程。

SOC，或者SoC，是一個(gè)縮寫(xiě)，包括的意思有：1)SoC：System on Chip的縮寫(xiě)，稱為系統(tǒng)級(jí)芯片，也有稱片上系統(tǒng)，意指它是一個(gè)產(chǎn)品，是一個(gè)有專用目標(biāo)的集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部?jī)?nèi)容。2)SOC： Security Operations Center的縮寫(xiě)，屬于信息安全領(lǐng)域的安全運(yùn)行中心。3)民航SOC：System Operations Center的縮寫(xiě)，指民航領(lǐng)域的指揮控制系統(tǒng)。4)一個(gè)是Service-Oriented Computing，“面向服務(wù)的計(jì)算”5)SOC(Signal Operation Control) 中文名為信號(hào)操作控制器，它不是創(chuàng)造概念的發(fā)明，而是針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀提出的一種融合性產(chǎn)品。它采用的技術(shù)是正在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大量使用的成熟技術(shù)，但又不是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)單堆砌，是對(duì)眾多實(shí)用技術(shù)進(jìn)行封裝、接口、集成，形成全新的一體化的控制器，可由一個(gè)控制器就可以完成作業(yè)，稱為SOC。6)SOC(start-of-conversion )，啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。7)SOC：short-open calibration， 短開(kāi)路校準(zhǔn)。

ARM Cortex系列是ARM公司推出的基于ARMv7架構(gòu)、使用高性能的Thumb-2指令集的32位嵌入式微處理器核。主要有三種款式，分別是Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M。其中Cortex-M系列主要用于低功耗、低成本的嵌入式應(yīng)用。本文用于SoC(System on Chip)設(shè)計(jì)的Cortex-M3核便屬于該系列。該處理器核憑借其高性能、低功耗、低成本和開(kāi)發(fā)方便等特點(diǎn)，受到了各廠商的青睞。STMicroelectronics、NXP Semiconductors、ATMEL等都競(jìng)相推出各自基于Cortex-M3核的SoC。由于Cortex-M3核的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)ARM核有很大區(qū)別，因此基于Cortex-M3的SoC架構(gòu)設(shè)計(jì)也有與以往不同的特點(diǎn)。不同的架構(gòu)對(duì)芯片整體性能影響很大。本文使用CoreMark對(duì)實(shí)際芯片作了性能測(cè)試，其結(jié)果證明了SoC架構(gòu)對(duì)芯片性能的影響。

處理器核對(duì)SoC架構(gòu)最大的影響是其總線接口。傳統(tǒng)的ARM處理器使用單一總線接口。如ARM7處理器采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)共用一條總線，從而核外部為單總線接口[1];ARM9雖然使用了哈佛結(jié)構(gòu)，核內(nèi)部指令總線和數(shù)據(jù)總線分開(kāi)，但這兩條總線共用同一存儲(chǔ)空間，且在核外共用同一總線接口[2]。使用單一總線接口的弊端是取指和取數(shù)據(jù)無(wú)法并行執(zhí)行，效率相對(duì)較低。

Cortex-M3的結(jié)構(gòu)如圖1所示。Cortex-M3采用了多總線結(jié)構(gòu)，在核外有ICode、DCode、System三個(gè)總線接口[3]。其中，ICode和DCode總線接口使得在地址空間Code區(qū)中的取指和取數(shù)據(jù)分開(kāi)并行執(zhí)行，而System總線使得在地址空間SRAM區(qū)中的取指和取數(shù)據(jù)使用同一總線接口，無(wú)法并行執(zhí)行。

12月19日上午消息，在近日的OPPO 2022未來(lái)科技大會(huì)上，OPPO發(fā)布了多項(xiàng)新技術(shù)，其中包括第二顆自研芯片——藍(lán)牙音頻SoC芯片馬里亞納Y、為萬(wàn)物互融提供“數(shù)智大腦”安第斯智能云，以及健康業(yè)務(wù)品牌OHealth首個(gè)家庭智能健康監(jiān)測(cè)儀概念產(chǎn)品H1。此外，OPPO還在大會(huì)期間展示了新一代智能眼鏡OPPO Air Glass 2，一體玻璃概念系列手機(jī)，以及第三代四足機(jī)器人、潘塔納爾智慧車空間等創(chuàng)新產(chǎn)品。

OPPO副總裁、研究院院長(zhǎng)劉暢表示：“在這個(gè)充滿挑戰(zhàn)與不確定性的變革時(shí)代，OPPO始終堅(jiān)持技術(shù)投入，堅(jiān)持科技致善，踐行作為一家科技公司的創(chuàng)新本分。依托馬里亞納、潘塔納爾、安第斯三大計(jì)劃，OPPO希望最終實(shí)現(xiàn)‘芯云一體，多端融合’。這既是OPPO布局三大核心技術(shù)的頂層戰(zhàn)略牽引，也是實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互融的必然路徑。“

會(huì)后，OPPO副總裁、研究院院長(zhǎng)劉暢，OPPO芯片產(chǎn)品高級(jí)總監(jiān)姜波，OPPO數(shù)智工程事業(yè)部總裁劉海鋒，OPPO健康實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人曾子敬四位高管接受了媒體采訪，對(duì)OPPO此次發(fā)布的新技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)行解讀。

劉暢表示，目前整個(gè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是，傳感器越來(lái)越多，設(shè)備越來(lái)越多，而且很多用戶不止一個(gè)設(shè)備，但設(shè)備的協(xié)同，以及我們對(duì)于全局智能的需求，尤其是人工智能對(duì)算力、對(duì)連接的需求也越來(lái)越大。這些需求的背后都需要有底層的技術(shù)來(lái)支撐，芯和云就是兩個(gè)很核心的底層技術(shù)。有了核心底層技術(shù)，就可以讓未來(lái)的用戶以及使用者的體驗(yàn)變得越來(lái)越好。這是OPPO必須要抓住的技術(shù)趨勢(shì)。

海量數(shù)據(jù)正在推動(dòng)汽車ADAS應(yīng)用采用64位處理器。從分布式架構(gòu)到更集中的ECU的轉(zhuǎn)變更為普遍，由于ECU是集成的，ADAS SoC變得非常復(fù)雜，需要最新的半導(dǎo)體性能、半導(dǎo)體工藝技術(shù)以及ADAS域控制器SoC的其他技術(shù)：

·采用以太網(wǎng)管理包括時(shí)間敏感數(shù)據(jù)在內(nèi)的大數(shù)據(jù)量，減少點(diǎn)對(duì)點(diǎn)布線

·LPDDR4/4x以高達(dá)3200MB/s及更高的速率運(yùn)行，從而加快了汽車級(jí)SoC中的DRAM運(yùn)行

·MIPI標(biāo)準(zhǔn)，如MIPI相機(jī)串行接口和顯示串行接口，在成像和顯示應(yīng)用程序中提供高性能連接

·PCI Express為4G無(wú)線通信或未來(lái)的5G無(wú)線通信和外部SSD提供高可靠性的處理器到處理器連接

·5G和IEEE標(biāo)準(zhǔn)，如802.11p，用于提供進(jìn)出云的地圖或圖像的實(shí)時(shí)更新，以及車對(duì)車或車對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的通信

·硬件和軟件中的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，用于保護(hù)通過(guò)USB、WiFi或藍(lán)牙連接的數(shù)據(jù)

·傳感器和控制子系統(tǒng)減輕主機(jī)處理器壓力，并融合傳感器數(shù)據(jù)，以管理傳感器提供的不同類型的數(shù)據(jù)

·更先進(jìn)的制造工藝技術(shù)，從傳統(tǒng)的90納米、65納米和40納米到更先進(jìn)的16納米、14納米甚至7納米FinFET工藝

安全關(guān)鍵應(yīng)用正在顯著增加ADAS SoC的采用率。但是，ADAS SoC以及包括集成到SoC中的IP在內(nèi)的所有半導(dǎo)體組件，都必須符合ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

滿足ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)要求

ISO 26262是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，定義了汽車系統(tǒng)故障對(duì)四個(gè)不同汽車安全完整性等級(jí)(ASIL)的影響：A、B、C和D;ASIL D是最高級(jí)別的功能安全。ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)定義了汽車開(kāi)發(fā)組織在為安全關(guān)鍵系統(tǒng)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)必須實(shí)施和遵守的所有流程、開(kāi)發(fā)工作和標(biāo)準(zhǔn)。ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵目標(biāo)之一是通過(guò)以下方式最大限度地減少對(duì)所有類型的隨機(jī)硬件故障的脆弱性，包括永久故障和瞬時(shí)故障：

·開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)定義功能安全要求

·嚴(yán)格實(shí)施開(kāi)發(fā)過(guò)程

·定義安全文化

·實(shí)施安全功能，以盡量減少硬件故障的影響

·評(píng)估和分析安全功能的影響，以確保降低硬件故障風(fēng)險(xiǎn)

ISO 26262認(rèn)證過(guò)程包括多個(gè)步驟、規(guī)則和報(bào)告，并且必須從產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的初始階段開(kāi)始。例如，開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)生成的故障模式影響和診斷分析(FMEDA)報(bào)告，從功能安全角度提供了有關(guān)遵守ISO 26262的所有信息。該報(bào)告由設(shè)計(jì)和驗(yàn)證工程師創(chuàng)建，是ASIL評(píng)估的關(guān)鍵組成部分，不僅用于證明合規(guī)性，還用于設(shè)計(jì)目標(biāo)和開(kāi)發(fā)結(jié)束時(shí)的流程評(píng)審。

專職的安全經(jīng)理與開(kāi)發(fā)組織分開(kāi)，他們接受過(guò)全面培訓(xùn)能，能夠監(jiān)控開(kāi)發(fā)過(guò)程、里程碑和產(chǎn)品審查，確保在標(biāo)準(zhǔn)定義的整個(gè)SoC開(kāi)發(fā)流程中完成所有文檔和可追溯性。FMEDA報(bào)告還包括對(duì)安全特性、開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證的總結(jié)。它清楚地記錄了產(chǎn)品中包含的安全特性，以及這些產(chǎn)品如何對(duì)注入其中的隨機(jī)故障作出反應(yīng)。FMEDA報(bào)告是強(qiáng)制性的，并提供給參與產(chǎn)品審查過(guò)程的所有各方。