为什么定制SoC芯片越来越容易？

近日，在一年一度的Arm TechCon大会上，Arm市场..资深副总裁Ian Smythe宣布，截止2017年12月，基于Cortex-M3和Cortex-M0的SoC出货量达280亿。
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System on Chip，简称Soc，也即片上系统。业内普遍将SoC定义为将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器(或片外存储控制接口)集成在单一芯片上，它通常是客户定制的，或是面向特定用途的标准产品。

随着半导体技术，特别是移动互联网和智能终端的迅速发展，传统微处理器系统已经无法满足当下芯片多功能、高性能及低功耗的要求。正是基于此，SoC芯片应运而生，主要应用于智能手机、物联网、人工智能、自动驾驶等新兴领域。

为此，SoC芯片也被认为是半导体和IC产业未来的发展的方向。

正如上文所言，智能手机、物联网、人工智能、自动驾驶等新兴应用的发展助推了SoC芯片的发展，而我国恰恰是这些新兴应用的最主要市场。以智能手机为例，2017年我国智能手机市场出货量为4.4亿台，而每一台智能手机内都搭载了数颗功能强劲的SoC芯片。

此外，2017年我国NB-IoT芯片出货量为500万片。2018年随着多家厂商的集中商用出货，我国NB-IoT芯片出货量将达千万级甚至上亿片。另一方面，国内人工智能产业的迅速崛起，进一步推升了SoC芯片的需求增长。

与此同时，为了更好地实现产品可控性，国内企业越来越多选择自主开发定制SoC芯片，特别是初创企业。可以这样说，新兴应用的发展，带动了国内新一轮SoC芯片热潮。

实际上，我国已经成为全球最大的IC设计市场。据统计，2017年我国IC设计企业已达1380家。特别是在2014年“国家集成电路产业投资基金”发布之后，芯片领域越来越受资本市场青睐，创业企业呈现爆发式增长。

提起芯片设计，我们更多地会联想到英特尔、高通、英伟达、博通、赛灵思、Altera、联发科、海思、展讯、中兴微电子等这样的知名企业。由于设计流程繁琐及制造难度高，使得芯片看似高不可攀。

实际上，随着全球半导体产业分工及格局越来越明细化，创业者已经可以非常轻松地找到相应零部件供应商及代工厂。从流程上来看，SoC设计者首先会找IP、EDA和Foundry厂商合作开发出芯片，再由软件工程师开发，从而缩短设计周期及降低风险和成本。目前，芯片已经成为我国战略发展方向，国内芯片创业迎来了难得的春天。

注：IC芯片设计的大致流程

虽然说芯片设计流程非常繁琐，但从芯片设计本身而言，首要的就是确定IP核。IP核（Intel lectual Property core知识产权核）是一段具有特定电路功能的硬件描述语言程序，该程序与集成电路工艺无关，可以移植到不同的半导体工艺中去生产集成电路芯片。对于SoC芯片设计工程师而言，其设计工作主要以IP模块为主。为此，IP也被认为是SoC应用的基础。

IP的出现，也让SoC芯片设计周期大幅缩短并大幅度降低研发成本，基于IP核的SoC设计已经成为业内趋势，目前在移动终端最主要的IP核来自Arm公司。其在2010年就开始运作DesignStart项目，通过开放Cortex-M0系统、Cortex-M3处理器及相关IP子系统，帮助开发者以更简单、更快速、更低风险的途径实现定制化SoC。

对于国内IC设计企业而言，为了降低成本及海外厂商依赖，也在积极研发自主IP核，但是总体上进展并不乐观。现阶段，在智能手机、物联网、可穿戴设备、人工智能等领域主要还是Arm公司IP授权。而这对于创业企业而言，无疑也是最佳选择，正如上文提到的移芯通信公司。

作为一年一度的科技盛会，Arm TechCon大会每年6月至10月都会在全球巡讲，分享基于Arm生态系统的最新设计案例、尖端技术、方法及工具等，包括XILINX、Mentor Graphics、AdaCore、Device Pilot、FlexLogix等创业公司都在Arm TechCon大会上展示过最新产品方案。基于Arm公司在IP授权领域的主导地位，每年的Arm TechCon大会已经成为芯片创业领域的“风向标”。而在今年的Arm TechCon大会上，Ian Smythe也将移芯通信NB-IoT芯片EC616作为典型案例在全球巡讲中重点分享，其中最主要原因是EC616芯片所表现出来优异性能，特别是在功耗表现方面。另一方面，移芯通信在短短6个月时间即完成芯片流片，这对于Arm而言也是其帮助开发者定制化SoC的最好体现。

“这家2017年才成立的公司，由于借助了DesignStart项目中的Cortex-M3处理器，研发人员可以将精力聚焦在NB-IoT通信模块、模拟射频、基带协议栈及软件等开发上，仅用六个月时间就完成了流片，并且一次成功。” Ian Smythe在谈及移芯通信时也表示：“经验丰富的研发团队也是其成功的重要原因。”

移芯通信成Arm TechCon典型案例

正如Ian Smythe所言，移芯通信创始人及开发团队大部分来自于知名手机芯片厂商Marvell，团队所开发的手机芯片已累计出货数亿片，从而为NB-IOT芯片EC616的快速量产提供了保障。另一方面，DesignStart项目中也提供包括EDA工具、软件开发、芯片代工服务、芯片设计服务、技术支持，..等全方位支持，进一步加速SoC芯片的开发进度。

此外，凭借在蜂窝终端芯片上积累的丰富实战经验，移芯通信对于NB-IoT芯片也进行了全新的架构设计，使其更加低功耗及低成本，以满足物联网需求。

实际上，在Arm运营DesignStart项目之后，孙正义也提出了一万亿连接的梦想，而这也是未来物联网时代到来的基础条件。为此，Arm也在为创新者更加方便地获得IP提供帮助，以扫除其芯片开发过程中的障碍。

小结：

正如移芯通信总裁熊海峰所言，这是一个创业最好的时代。资本的大量涌入，为我国芯片产业提供了新的活力。在Arm公司DesignStart项目加持下，创业者能够更加快速地开发出定制的SoC芯片。但是在设计之初也要做好产品规划，明确知道自己的市场空间在哪。否则，即使SoC芯片开发再容易，也会最终被市场淘汰。

以物联网为例，我国正在主导NB-IoT市场，未来芯片需求有望达到上亿级别。国内企业应该把握住机遇，正如移芯通信一样，在功耗表现方面解决行业痛点问题，快速抢占市场，推动国产芯片的应用普及，进而逐步摆脱国外依赖。

目前，我国芯片产业正处于蓬勃发展阶段，新兴应用的出现也为创业者提供了广阔空间，需要越来愈多的创业者参与进来，发挥各自领域特长，深耕细分应用市场，开发出具有竞争力的芯片产品，只有这样才能进一步推动我国芯片产业实力提升。

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