在这个物联网的时代,万事万物都被赋予智能,即使是最简单的产品也不例外。随着量的增加,厂商们更希望采用定制化的SoC来设计产品,其原因是定制化的SoC可有效降低系统BoM和功耗,并增加功能和可靠性。

根据IMEC IC-link统计,定制化SoC的年复合增长率为15%。那么问题来了,定制化SoC是在哪些领域实现了增长?定制自己的SoC成本和优势又如何?

驱动这波定制化SoC增长的主要有三股力量:传感器和混合信号公司,推出集成化的IoT解决方案;初创公司推出创新的解决方案;以及OEM厂商,以期通过SoC定制降低成本和功耗并实现差异化。

有数据显示,相比MCU+模拟器件的分立式解决方案,定制化SoC可以降低90%的BoM,降低85%的PCB面积并实现差异化。通过将分立器件集成到单个SoC当中,还可以降低器件停产的风险。此外,采用SoC的产品还可以更容易地通过性能试验。

从成本上看,与我们经常听到的28nm、14nm等先进工艺动辄几百万上千万美元的流片成本不同,混合信号芯片采用180nm、90nm和65nm的成熟工艺制造,成本仅需数万美元。同时,IP模块、软件和工具可以重用,子系统也可以通用。

016ednc20170410SoC 图1:SoC降成本的优势。

此外,据S3集团的数据显示,相比分立式解决方案的BoM成本,设计定制化SoC虽然前期的一次性工程费用较高,但是在12到18个月后,成本即可收回,后期则会实现更多利润。

017ednc20170410SoC 图2:以250万美元投入为例,设计定制化SoC虽然前期的一次性工程费用较高,但是在12到18个月后,成本即可收回,后期盈利更高。

在讨论了定制化SoC的优势后,再来看看物联网厂商如何实现。我们知道,SoC当中通常包含有一个处理器和许多的模拟功能。Cortex-M0是适合物联网开发的一款主流MCU内核产品。然而,在以前,一个公司想要开发一款基于Cortex-M0内核的SoC,不管芯片有没有生产、销售,ARM都要先收取一笔授权费。

为了因应物联网的碎片化背景和满足初创公司所需,ARM于2015年底推出了DesignStart Cortex-M0计划。它为SoC设计人员提供了免费的ARM Cortex-M0处理器IP,用于设计、仿真和原型建模。

这样,ARM通过将该项服务免费开放给用户进行研发测试,用户在需要正式制造芯片销售时,才需要向ARM支付授权费。这对初创公司开发SoC来说,无疑是一大利好。此外,ARM推出的快速授权服务(售价4万美元)也简化了授权流程,这为创业公司提供了一个绿色快速通道。

设计人员可以通过ARM的DesignStart门户网站获取这一打包服务,具体包括:

· Cortex-M0处理器及系统设计工具包(SDK),其中包括系统IP、外设、测试平台以及相关软件;

· 一份关于完整的ARM Keil MDK开发工具的90天免费授权许可。

这一打包服务为设计人员免除了在采用预配置的Cortex-M0处理器进行新的SoC设计、仿真和测试时通常所需的前期授权所带来的成本压力。此外,这一打包服务还提供价格为995美元的Versatile Express FPGA开发板,可供设计人员将其设计推进到原型建模阶段。

018ednc20170410SoC 图3:ARM Cortex-M0 DesignStart设计包实现框图简化。

开发者如果希望对其设计进行商业化量产,可以以4万美元的价格购买简化的、标准化的快速授权,从而将ARM Cortex-M0处理器相关IP、SDK和Keli MDK开发工具用于商业目的,同时还能得到来自ARM的技术支持。

无论是初创公司还是已有一定规模的厂商,升级后的DesignStart门户网站为更多的SoC开发人员打开了通往ARM技术的大门,并使其设计的商业化量产更加迅速便捷。

此外,DesignStart平台新增的Cadence和Mentor Graphics EDA工具可以加速嵌入式和IoT领域定制化SoC的研发。当测试芯片可以低至1.6万美元的成本进行制造时(不包括EDA工具和IP授权费用),开发定制化SoC的道路将变得愈发平坦。

总之,ARM DesignStart这一创新的商业模式,满足了物联网时代定制化SoC设计所需。初创公司设计低成本的定制化SoC产品已不再是难事。

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