英特爾技術(shù)專家就系統(tǒng)芯片(SoC)和三芯片解決方案展開討論。

以下是記者對英特爾公司嵌入式與通信事業(yè)部兩位技術(shù)專家(Ahmad Zaidi，芯片部門總經(jīng)理;Bruce Fishbein，Tolapai芯片工程總監(jiān))的采訪內(nèi)容。兩位專家都曾參與Tolopai嵌入式系統(tǒng)芯片(英特爾公司首款應(yīng)用于嵌入式與通信領(lǐng)域的系統(tǒng)芯片產(chǎn)品)的開發(fā)工作。該產(chǎn)品在單枚芯片上集成了處理器、北橋和南橋芯片組，以及數(shù)據(jù)包/安全/語音加速技術(shù)。

Tolopai是基于英特爾® 架構(gòu)(IA)處理器，系統(tǒng)頻率為600、1066或1200MHz，并配備有一個DDR2內(nèi)存控制器中樞(MCH)、PCI-E接口、標(biāo)準(zhǔn)IA PC外設(shè)(ICH)、三個千兆以太網(wǎng)MAC、三個TDM高速串行接口、用于確保高性能安全性的英特爾® QuickAssist集成加速器技術(shù)，以及IP電話應(yīng)用。整個芯片中集成了1.48億枚晶體管、采用1088-FCBGA(倒裝芯片球柵格陣列，1.092毫米高)設(shè)計(jì)，封裝尺寸僅為37.5毫米x37.5毫米。

本次采訪由嵌入式英特爾® 解決方案(EIS)特約編輯Geoffrey James訪編。

EIS： 用于嵌入式系統(tǒng)的“三芯片”架構(gòu)為何能在市場上長盛不衰?持續(xù)受到消費(fèi)者的喜愛和歡迎?

英特爾： 三芯片架構(gòu)即將處理器、內(nèi)存子系統(tǒng)和外設(shè)子系統(tǒng)分別放置在不同的芯片上的構(gòu)架方式，給用戶帶來的最大好處是方便了不同用戶在不同功能間自由組合配對。不同于PC市場中通用及標(biāo)準(zhǔn)化處理器設(shè)計(jì)，嵌入式市場中存在多種需求，市場應(yīng)用也存在很大差異，如游戲機(jī)、POS終端和航空控制器。此外，保持與主流計(jì)算機(jī)處理器相同的三部分獨(dú)立設(shè)計(jì)的架構(gòu)還有一些便利，即可以使用已經(jīng)完成開發(fā)、測試并開始批量生產(chǎn)的芯片組。由于開發(fā)新芯片耗資巨大，因此使用現(xiàn)有架構(gòu)更具成本優(yōu)勢。

EIS： 采用系統(tǒng)芯片又有哪些好處呢?

英特爾： 首先且最重要的一項(xiàng)便是，系統(tǒng)芯片產(chǎn)品擁有能效優(yōu)勢。當(dāng)三個組件被放到了單芯片上，就可以有效避免原來三芯片解決方案中，由于各個芯片間的互聯(lián)所造成的額外的能源消耗。舉例來說，在IPsec VPN應(yīng)用中，采用Tolapai同采用非系統(tǒng)芯片的組合相比，其功耗可以從預(yù)期的31瓦降至25瓦。其次，系統(tǒng)芯片與多芯片解決方案相比更具尺寸優(yōu)勢。實(shí)際上，系統(tǒng)芯片所替代的是原來的四塊組件，其中包括了三塊芯片和一個硬件加速器，尺寸僅為上述IPsec VPN應(yīng)用解決方案的一半左右。在外形小巧的便攜式設(shè)備中，芯片尺寸因素尤為重要。最后，系統(tǒng)芯片可有效提升整體系統(tǒng)的質(zhì)量。Tolapai的制造標(biāo)準(zhǔn)與其它英特爾芯片完全相同，因此，相比基于三芯片解決方案的同類系統(tǒng)，采用Tolapai的系統(tǒng)因芯片故障引發(fā)相關(guān)問題的幾率要低三分之一。

EIS： 系統(tǒng)芯片的制造難度是否高于同等質(zhì)量的普通芯片?

英特爾： 顯然，為了生產(chǎn)出同等質(zhì)量的系統(tǒng)芯片產(chǎn)品，我們要在內(nèi)部構(gòu)造方面花費(fèi)更多的精力。芯片集成度越高，相應(yīng)的制造難度就越大。因此，我們必須付出更多努力，才能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)質(zhì)量的顯著提升。不過，我們也得到了英特爾晶圓廠制造工程師的大力協(xié)助。在他們的幫助下，我們很快就明確了具體的工作目標(biāo)，在實(shí)現(xiàn)芯片可靠性方面進(jìn)展順利。

EIS： 英特爾如何協(xié)調(diào)芯片內(nèi)模擬/混合信號與數(shù)字信號段的不同功率需求?

英特爾： Tolapai確實(shí)配置了部分帶有較高電壓 IC的模擬模塊，而在作為處理器的同類芯片中一般不會采用這樣的設(shè)計(jì)。但是，與專用集成電路相比，Tolapai中并未加入混合式信號電路。因此，Tolapai的噪音要明顯低于完全混合的信號應(yīng)用。在任何情況下，英特爾的制程技術(shù)中都會包含我們的特定技術(shù)手段，以實(shí)現(xiàn)高壓和低壓電路的共存。同時，為了杜絕一切可避免的設(shè)計(jì)問題并實(shí)現(xiàn)預(yù)期的芯片集成度和功能性，我們還對Tolapai的電路進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。

EIS： 是否成立了專門的“興趣”晶圓廠協(xié)助芯片的設(shè)計(jì)過程?

英特爾： 當(dāng)然。我們一直認(rèn)為，英特爾公司擁有業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的制程技術(shù)，這會為我們帶來巨大的競爭優(yōu)勢。目前，我們已經(jīng)出貨了基于高k金屬柵極的低漏電45納米產(chǎn)品，在系統(tǒng)芯片領(lǐng)域贏得了顯著的競爭優(yōu)勢——實(shí)際上，漏電率的增加是我們在縮小芯片尺寸時遇到的主要問題。隨著我們對制造流程的日益熟悉，我們的設(shè)計(jì)水平也在不斷提高，可以更好地滿足晶圓廠的設(shè)計(jì)需求。

EIS： 目前的x86架構(gòu)是否已應(yīng)用于眾多嵌入式應(yīng)用中?

英特爾： 這要視具體應(yīng)用而定。例如，零售(如POS終端)、自動柜員機(jī)、工業(yè)用電腦、各種軍用/航空設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、游戲機(jī)、打印機(jī)和VOIP等應(yīng)用都需要使用相對強(qiáng)大的芯片架構(gòu)，以滿足其相對密集的計(jì)算需求。此外，更重要的是，嵌入式設(shè)備的整體趨勢是通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)彼此間的通信——如果支持聯(lián)網(wǎng)的軟件庫已經(jīng)采用該架構(gòu)運(yùn)行，那么相關(guān)的實(shí)施過程將得到極大簡化。我們相信，統(tǒng)一軟件架構(gòu)將為我們的客戶及其服務(wù)對象創(chuàng)造巨大收益。迄今為止，英特爾® 架構(gòu)已在嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域暢銷30余年。

EIS： 英特爾如何提升系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)的效力和生產(chǎn)力?

英特爾： 我們在簡化系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)方面付出了很多努力。首先，我們定義了標(biāo)準(zhǔn)的IP構(gòu)建模塊以初步用于整個制造流程;接下來，我們又制定了標(biāo)準(zhǔn)的互連方式，用以簡化各部門間的IP復(fù)用過程;最后，我們創(chuàng)建出了一套標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)方式，為所有開發(fā)人員提供完全相同的EDA工具。實(shí)際上，我們已在近期開發(fā)出一套幾乎完全參照新思科技公司的設(shè)計(jì)流程。其中部分設(shè)計(jì)理念出自嵌入式部門，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于公司所有部門。我們在系統(tǒng)芯片領(lǐng)域所做的努力為公司的其它部門(從某種程度上講，甚至是業(yè)內(nèi)其它企業(yè))開辟了前進(jìn)道路。

Bruce Fishbein，英特爾公司Tolapai芯片工程總監(jiān)

Ahmad Zaidi，英特爾公司芯片部門總經(jīng)理