如何構建“全能”芯片
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芯片設計在許多方面都面臨各種不同的挑戰(zhàn)，需要網絡和系統(tǒng)設計專業(yè)知識以及芯片技術來解決。歸根結底，客戶總是希望降低總系統(tǒng)成本，提高產品性能和贏利性。這樣，設計網絡和系統(tǒng)芯片的公司能否成功滿足客戶需求，將決定它們在今后幾年的發(fā)展前途。
今天，設計人員面臨的主要問題是如何構建具備全功能、能處理各種應用的單芯片。構建全功能芯片的成本較高，需要相當的努力，大大超過了構建小芯片的水平。因此，目前我們比以往更需要確保首次設計的成功率，否則就可能損失大筆投資，并嚴重降低芯片設計投資回報。
同時，具備不同功能的芯片實現功能整合，有望最終減少芯片數。例如設計工程師要解決的是如何在手機芯片技術中集成存儲芯片技術，并在手機中集成射頻技術和數字信號處理器 (DSP) 技術。
在上述情況下，我們要解決的問題可以歸結為：如何讓不同的智能塊協(xié)同工作，這相當于實現不同智能塊的集成，換言之，也就意味著如何最大化芯片效率和性能水平。
另一大重要的發(fā)展趨勢主要表現為：我們正從小型芯片設計過渡到復雜架構和系統(tǒng)設計，這些復雜架構和系統(tǒng)往往包括多種芯片。隨著單一功能芯片向 SoC 的發(fā)展，上述發(fā)展趨勢也是一
同時，由于性能是最重要的因素，因此我們對芯片速度的要求和強調有所降低。芯片的工作速度以往總是主要的設計問題。不過現在，速度只是越來越多的變量、因素和特性中的問題之一，芯片設計人員必須考慮各種各樣的問題。例如，以前 DSP 制造商總是把 DSP 速度作為第一宣傳要素，而現在他們則要嚴肅對待芯片的大小以及與其他芯片的互操作性，而這正是由客戶需求推動著的。
芯片設計人員已經證實，他們能夠不斷提升芯片時鐘速度。但功耗會隨著速度的提升不斷增大，這就使芯片封裝和系統(tǒng)設備的溫度越來越高。盡管提高了帶寬并增加了功能特性，但設備的功耗要求仍與十年前的水平相當。因此，盡管 SoC 集成技術廣泛而深入地發(fā)展著，但功耗問題仍將長期存在。
以網絡處理器芯片技術為例，我們的目標是既要確保讓芯片具備適當流量管理功能和服務質量功能，又要確保芯片的快速運行和高度集成。因此，芯片設計人員必須推出功能更多樣化、外形更小巧的芯片，同時確保其具有更快的速度，又不會造成更大的功耗。這樣，對于過去基本的、相對單一的芯片設計，我們目前所面臨的就必然是多方面的設計挑戰(zhàn)。
通道密度的重要性不斷提升，這也對芯片設計產生了影響。通道密度關系到給定芯片空間中能夠容納的語音、數據和視頻信號量。在千兆以太網、網絡處理器和 DSP 應用中，了解如何提高芯片集成的通道數量是至關重要的。我們要設計強大可靠的芯片，提高給定芯片空間中容納的語音、數據和視頻信號量，這與芯片的時鐘速度一樣重要，有些時候其重要性甚至高于單純的時鐘速度。事實上，確保低功耗往往是最大化通道密度的瓶頸所在。
在無線網絡中，我們設計的系統(tǒng)和芯片將各種不同的協(xié)議和標準集成到盡可能少的系統(tǒng)和芯片中，這種做法日益普遍。例如，我們會用單芯片在單個網絡上集成異步傳輸模式和因特網協(xié)議技術。
就以太網芯片領域而言，目前的發(fā)展趨勢仍是利用高度集成的 SoC 芯片來設計電信和企業(yè)系統(tǒng)。這種情況下，我們遇到的挑戰(zhàn)是如何將網絡處理技術和高密度千兆以太網技術集成到同一平臺上，這樣做是在低成本以太網基礎局端上實現運營商級特性所必需的。
同時，軟件也在芯片設計工作中發(fā)揮了日益重要的戰(zhàn)略性技術作用。簡而言之，芯片設計人員應當認識到，軟件是讓產品獨樹一幟的重要因素，相關設計工作的廣度目前和今后都將不斷增大。現在，設計人員面臨的軟件設計挑戰(zhàn)大大超過了以往的水平。
鑒于上述情況，芯片設計在許多方面都面臨各種不同的挑戰(zhàn)，需要網絡和系統(tǒng)設計專業(yè)知識以及芯片技術來解決。歸根結底，客戶總是希望降低總系統(tǒng)成本，提高產品性能和贏利性。這樣，設計網絡和系統(tǒng)芯片的公司能否成功滿足客戶需求，將決定它們在今后幾年的發(fā)展前途。
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