本文是我們的大會(huì)員成員郝同學(xué)翻譯的，轉(zhuǎn)載分享給大家，也歡迎大家給郝同學(xué)點(diǎn)個(gè)關(guān)注，支持一波。記錄生活，分享技術(shù)！

Introducing Custom Chips

對(duì)越來(lái)越智能的設(shè)備的需求促使制造商尋找方法為其產(chǎn)品添加新功能和智能。在過(guò)去，這通常意味著設(shè)計(jì)一個(gè)使用離散的、現(xiàn)成的元件的電路板。然而，今天，許多公司正在轉(zhuǎn)向另一種解決方案，這往往是一個(gè)更好的選擇：定制芯片，它可以用一個(gè)芯片取代典型電路板上的許多離散元件。本章將向你介紹這種解決方案。

例如在過(guò)去ISP、DSP、ETH等外設(shè)都需要專(zhuān)門(mén)的芯片去實(shí)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)綜合的硬件方案往往需要多個(gè)芯片組合，但是現(xiàn)在很多公司都會(huì)選擇將很多自身所需的硬件功能都集成到一個(gè)SOC上。

Understanding What a Custom SoC or ASIC Is

當(dāng)我們談?wù)摱ㄖ菩酒瑫r(shí)，我們實(shí)際上是指定制的片上系統(tǒng)（SoC）。另一個(gè)經(jīng)常使用的術(shù)語(yǔ)是特定應(yīng)用集成電路（ASIC）。如果你想說(shuō)得細(xì)一點(diǎn)，ASIC是為特定的應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，而不是一個(gè)通用的芯片，如微控制器（MCU）。

SoC是一個(gè)硅芯片，包含一個(gè)或多個(gè)處理核心，以及片上存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備和各種控制器。由于一個(gè)SoC包含一個(gè)微處理器以及其他必要的組件，定制的SoC大大減少了組件的數(shù)量，因此所產(chǎn)生的電路板要小得多。但不要擔(dān)心--ASIC和定制SoC這兩個(gè)詞經(jīng)常被互換使用，即使是專(zhuān)家也是如此

一個(gè)或多個(gè)處理核心可以理解為CPU，片上存儲(chǔ)器可以理解為rom(非易失)或者sram(易失)，外圍設(shè)備和各種控制器可以理解為USB控制器，ETH控制器也就是各種IP。

Dispelling Misconceptions

對(duì)定制SoC最常見(jiàn)的誤解是，它們一定比簡(jiǎn)單地使用分立元件進(jìn)行設(shè)計(jì)要貴得多。實(shí)際上，由于SoC取代了許多元件，你的材料清單（BOM）通常要小得多。

另一個(gè)常見(jiàn)的誤解是，定制的SoC只適用于那些資金非常雄厚的大公司。幸運(yùn)的是，這也不是真的。事實(shí)上，像Arm公司及其合作伙伴這樣的供應(yīng)商提供的解決方案大大降低了進(jìn)入門(mén)檻，使小規(guī)模的公司也有可能考慮定制SoC。

Considering the Benefits

與用一堆分立元件構(gòu)建的電路板現(xiàn)狀相比，定制SoC可以提供相當(dāng)多的好處。這些好處包括。

• 減少BOM：用單一的SoC取代滿滿一板子的元件，意味著你總體上擁有更少的元件，為你節(jié)省了資金。
• 更低的功率消耗： 這也意味著 你的產(chǎn)品可以大大延長(zhǎng)其電池壽命。
• 更小的尺寸：單個(gè)SoC比其他產(chǎn)品小得多，因此像醫(yī)療可穿戴設(shè)備這樣的產(chǎn)品可以大大地瘦身。但是，即使是不打算穿戴的產(chǎn)品也可以從擁有SoC的更小的物理尺寸中受益。
• 數(shù)據(jù)安全：由于許多組件被集成到一個(gè)單一的硅設(shè)備中，暴露在窺測(cè)者眼中的信號(hào)較少。這使黑客 竊取敏感數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)更少。
• 知識(shí)產(chǎn)權(quán)安全：一些公司很少或根本不尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并迅速制造流行產(chǎn)品的山寨版。不過(guò)，一個(gè)使用現(xiàn)成元件填充的電路板的設(shè)計(jì)很容易被復(fù)制。但使用SoC卻使你的產(chǎn)品很難被復(fù)制，甚至不可能。
• 更大的功能：通過(guò)定制設(shè)計(jì)，SoC可以提供在設(shè)計(jì)限制內(nèi)使用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)組件根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的特性和功能。
• 供應(yīng)鏈安全和簡(jiǎn)化：有了定制的SoC，你就不必?fù)?dān)心組件達(dá)到壽命終點(diǎn)而被供應(yīng)商停產(chǎn)了。您可以保護(hù)自己不必為了保持產(chǎn)品的生產(chǎn)而陷入爭(zhēng)論或惶恐。

Seeing When a Custom Chip Makes Sense（定制芯片的時(shí)機(jī)）

定制的SoC可能提供很多好處，但它是你產(chǎn)品的正確解決方案嗎？請(qǐng)考慮以下幾點(diǎn)。

• 你的產(chǎn)品是否會(huì)從更小的尺寸、更低的功耗和更多的功能中受益？
• 你在每條生產(chǎn)線上一年的電子元件開(kāi)支是否超過(guò)200萬(wàn)美元？
• 你的產(chǎn)品是否容易被復(fù)制？

如果你對(duì)這些問(wèn)題的答案是 "是"，定制芯片可能是你的最佳解決方案。

Understanding the Economics of Custom Chips

起初，從現(xiàn)有的現(xiàn)成組件方案轉(zhuǎn)向定制SoC的想法可能看起來(lái)令人生畏。但是，正如本章所顯示的，有許多理由表明，定制的SoC對(duì)你的公司和你的產(chǎn)品有良好的經(jīng)濟(jì)意義。

Considering SoCs versus Off-the-Shelf Components

傳統(tǒng)的電子控制系統(tǒng)通常由附著在印刷電路板上的分立元件組成。這些元件，你可能從經(jīng)銷(xiāo)商那里得到，可以包括模擬和數(shù)字傳感器、邏輯電路、I/O控制器、微處理器、電阻器、電容器等等。這樣的控制板很可能有相當(dāng)大的尺寸，而且由于有許多元件，有許多潛在的故障點(diǎn)。一個(gè)經(jīng)常被忽視的現(xiàn)成元件的隱患是，最終一些元件可能會(huì)被其制造商停產(chǎn)。例如，如果某個(gè)用于邏輯或信號(hào)處理的芯片達(dá)到了使用壽命（EoL），就可能需要使用替代元件重新設(shè)計(jì)電路板。

一個(gè)SoC將各個(gè)部件的所有功能整合到一個(gè)單一的硅芯片上。這個(gè)單一的芯片可以包括模擬和數(shù)字信號(hào)處理，一個(gè)微處理器，嵌入式控制編程電路，無(wú)線電電路，以及任何必要的輸出電路。由于元件數(shù)量大大減少，定制的SoC消除了大多數(shù)潛在的故障點(diǎn)，從而使你的設(shè)備更加可靠。

此外，通過(guò)減少元件數(shù)量和整體電路板尺寸，定制的SoC使你能以更經(jīng)濟(jì)的方式增加額外的功能。這種增強(qiáng)的功能可以幫助你的產(chǎn)品從外觀相似或山寨的競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品中脫穎而出。

Looking at the Costs（審視成本）

定制的SoC可以將你的材料清單（BOM）減少多達(dá)80%，這取決于應(yīng)用。即便如此，你必須考慮與定制SoC有關(guān)的前期成本。這包括設(shè)計(jì)SoC的成本和其他非經(jīng)常性工程費(fèi)用（NRE）。在這一點(diǎn)上，你可能會(huì)問(wèn)自己，"鑒于成本較高，我怎么能指望賺取利潤(rùn)？"

重用現(xiàn)有設(shè)計(jì)不僅高效，而且可以大大降低每個(gè)設(shè)備的成本。例如，你的工程師沒(méi)有必要想出一個(gè)全新的微處理器設(shè)計(jì)來(lái)驅(qū)動(dòng)你的新產(chǎn)品。相反，你可以使用像Arm及其合作伙伴這樣的公司提供的值得信賴(lài)和經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)。這使工程師能夠快速開(kāi)發(fā)產(chǎn)品所需的定制功能，而不必?fù)?dān)心底層處理器的邏輯問(wèn)題。這意味著你可以有效的授權(quán)和使用現(xiàn)有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP），而不是承擔(dān)自己建立它的成本。一些知識(shí)產(chǎn)權(quán)供應(yīng)商提供方便的訪問(wèn)和靈活的許可，以幫助你快速、輕松和低風(fēng)險(xiǎn)地開(kāi)始工作。

重用現(xiàn)有設(shè)計(jì)主要指arm在soc集成上提供的各種功能包括總線，片上外設(shè)(IP)等，另外非ARM提供的IP一般也會(huì)有與ARM組合相關(guān)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。這都可以降低客戶(hù)的開(kāi)發(fā)成本和開(kāi)發(fā)時(shí)間

案例研究-- 汽車(chē)模塊該項(xiàng)目是為一個(gè)汽車(chē)報(bào)警器設(shè)計(jì)的，用一個(gè)基于DSP的單芯片取代和加強(qiáng)一個(gè)高BOM的模擬系統(tǒng)，該單芯片是可編程和靈活的。產(chǎn)量將在每年500,000個(gè)單位的范圍內(nèi)。

• 分立的BOM：10.77美元
• SoC BOM：6.41美元
• NRE：145萬(wàn)美元 (設(shè)計(jì)費(fèi)用)

收支平衡：只需八個(gè)月的產(chǎn)量

達(dá)到收支平衡需要生產(chǎn)145 / (10.77 - 6.41) = 33256個(gè)，這需要33256 / 500000 * 12 = 7.98個(gè)月

Reducing Your Materials Costs （降低你的材料成本）

維持電路板和眾多分立元件的庫(kù)存，將所有這些元件組裝到電路板上，然后測(cè)試完成的電路板以確保功能正常，這需要很大的成本。由于有大量的元件，在任何特定類(lèi)型的元件短缺的情況下，你也會(huì)受到市場(chǎng)力量的擺布。通過(guò)用單一的SoC取代整個(gè)電路板組件，你可以大大減少你的BOM以及與單個(gè)組件相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，組裝和測(cè)試成本也變成了使用現(xiàn)成組件時(shí)的一小部分。

降低材料成本的關(guān)鍵因素之一是將你的設(shè)計(jì)建立在一個(gè)成熟的CPU上，如Arm的Cortex-M0、Cortex-M3或Cortex-A5處理器。像這樣的處理器是眾所周知的，使用成本低，而且容易編程以滿足你的需求。如果你是一個(gè)嵌入式設(shè)計(jì)師，你可能已經(jīng)在使用它們了，因?yàn)榈侥壳盀橹梗鼈円呀?jīng)在超過(guò)350億個(gè)芯片中出貨了。事實(shí)上，如果你已經(jīng)在你的產(chǎn)品中加入了這些處理器，你可以在過(guò)渡到定制SoC時(shí)重新使用你在軟件上的投資。通過(guò)選擇一個(gè)成熟的IP供應(yīng)商，你可以獲得整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的工具、軟件和廣泛的開(kāi)發(fā)者知識(shí)，以及培訓(xùn)、支持和資源。

基于現(xiàn)有CPU設(shè)計(jì)的定制SoC將該CPU的芯片與其他必要的電路一起納入SoC的電路，以運(yùn)行你的產(chǎn)品所需的功能。定制的SoC實(shí)際上是一個(gè)完整的系統(tǒng)，將CPU、內(nèi)存、I/O電路和其他各種需要的部件集成到一個(gè)芯片中。

Protecting Your Investment （保護(hù)你的投資）

定制的SoC可以幫助你保護(hù)你的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使別人很難對(duì)你的產(chǎn)品進(jìn)行反向工程。與使用現(xiàn)成元件的設(shè)計(jì)不同，任何人都可以看到哪些元件在使用以及它們是如何連接的，而定制的SoC不提供任何關(guān)于電路功能的視覺(jué)線索。事實(shí)上，對(duì)一個(gè)SoC進(jìn)行逆向工程是非常困難的

無(wú)良公司總是在尋找可供復(fù)制的新產(chǎn)品。如果你的產(chǎn)品很容易進(jìn)行逆向工程，這些山寨產(chǎn)品就會(huì)很快被生產(chǎn)出來(lái)。防止或至少大大推遲這種不公平的逆向工程，可以使你的產(chǎn)品有機(jī)會(huì)在市場(chǎng)上立足，從而使你能夠收回開(kāi)發(fā)成本并獲得利潤(rùn)。

在生產(chǎn)和營(yíng)銷(xiāo)任何產(chǎn)品的過(guò)程中，總是涉及風(fēng)險(xiǎn)。你需要控制這些風(fēng)險(xiǎn)以保障你公司的未來(lái)。不幸的是，與你打交道的每一個(gè)外部供應(yīng)商都代表著一種潛在的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)樗麄兛赡軙?huì)倒閉或停止生產(chǎn)你的產(chǎn)品所需的一個(gè)重要部件。通常情況下，這種事件會(huì)在沒(méi)有警告的情況下發(fā)生，讓你爭(zhēng)分奪秒地試圖找到另一個(gè)供應(yīng)商或組件，以保持你的生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)。

定制的SoC可以幫助你減少這種風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槟悴灰蕾?lài)于可能變得不可用的個(gè)別組件，也不依賴(lài)于可能突然消失的供應(yīng)商。你擁有你的定制SoC的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)控制權(quán)，所以你可以始終確保在你需要的時(shí)候擁有芯片。如果你在一個(gè)產(chǎn)品生命周期較長(zhǎng)的市場(chǎng)中經(jīng)營(yíng)，如鐵路運(yùn)輸、航空航天、軍事等，這種控制重要部件壽命的能力可能特別重要。

案例研究 - 一次性醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備該項(xiàng)目需要滿足一個(gè) "一次性"的價(jià)格點(diǎn)。如果采用分立的解決方案，就不可能滿足功耗和功能要求。該設(shè)備以無(wú)線方式連續(xù)監(jiān)測(cè)心率、呼吸率和溫度超過(guò)五天。

分立器件BOM：8.17美元SoC BOM：2.42美元NRE：232萬(wàn)美元收支平衡：只需100萬(wàn)臺(tái)

Understanding the Steps Required（了解所需的步驟）

在了解了什么是定制SoC和考慮了定制芯片可以幫助你的公司的一些方式之后，現(xiàn)在是時(shí)候看看要做什么了。本章將對(duì)這一過(guò)程進(jìn)行分析。

Planning Your Product

在你開(kāi)始設(shè)計(jì)一個(gè)定制的SoC之前，你需要花時(shí)間為你的新產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)劃。規(guī)劃階段是至關(guān)重要的，因?yàn)槟阈枰滥阆胱屗鍪裁矗约笆欠裼腥魏翁厥庖蟆?/p>

規(guī)劃階段的結(jié)果必須是明確的和團(tuán)隊(duì)一直同意的產(chǎn)品規(guī)格。項(xiàng)目經(jīng)常被利益相關(guān)者遲來(lái)的規(guī)格變化所造成的成本超支所困擾。你需要讓團(tuán)隊(duì)有機(jī)會(huì)提供他們的意見(jiàn)，但你也需要給他們一個(gè)新功能的絕對(duì)期限。

Looking at the Design Flow

一旦你定義了產(chǎn)品的規(guī)格，你就可以創(chuàng)建你的清單，說(shuō)明SoC到底應(yīng)該做什么。這個(gè)功能清單將指導(dǎo)你完成設(shè)計(jì)過(guò)程。下面是對(duì)所涉及的步驟的簡(jiǎn)要介紹。

SoC definition

開(kāi)始定義你的SoC中需要的組件。例如，如果你需要無(wú)線連接，連接的類(lèi)型（如藍(lán)牙、NB-IoT或Wi-Fi）將是定義的一部分。還要考慮你需要什么操作系統(tǒng)。Cortex-M0這樣的微控制器可以運(yùn)行RTOS；如果你需要運(yùn)行Linux，那么你需要考慮更有能力的處理器，如Cortex-A5。定義的進(jìn)一步部分可能包括采樣模擬或數(shù)字信號(hào)所需的傳感器類(lèi)型，控制機(jī)器功能的I/O端口，等等。

除了創(chuàng)建硬件定義外，你還需要定義在SoC上運(yùn)行的軟件的功能，以及它將如何響應(yīng)各種輸入。這方面的一個(gè)例子可能是當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到溫度上升時(shí)，設(shè)備應(yīng)該做什么。

IP selection

有了你的定義，下一步就是選擇IP。與其試圖從頭開(kāi)始開(kāi)發(fā)所有的東西，不如使用已經(jīng)在現(xiàn)有設(shè)備中得到驗(yàn)證的設(shè)計(jì)，這很有意義。例如，Arm處理器已經(jīng)在超過(guò)1450億臺(tái)設(shè)備中出貨，并得到了一個(gè)由軟件、工具和開(kāi)發(fā)人員組成的巨大生態(tài)系統(tǒng)的支持。你的選擇并不局限于處理器IP；一些供應(yīng)商可以授權(quán)你可能需要的額外組件。使用現(xiàn)有的、經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的組件的能力可以簡(jiǎn)化你的設(shè)計(jì)過(guò)程，使風(fēng)險(xiǎn)最小化，并使你的產(chǎn)品更快地進(jìn)入市場(chǎng)。

你不必為經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、值得信賴(lài)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)支付巨額費(fèi)用。像Arm Flexible Access這樣的計(jì)劃讓您只需支付較低的預(yù)付費(fèi)用即可使用一系列Arm技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后只需授權(quán)您在生產(chǎn)中實(shí)際使用的技術(shù)。Arm DesignStart甚至提供Cortex-M0和Cortex-M3技術(shù)，而前期許可費(fèi)為零。

Design and integration

處理器和其他系統(tǒng)IP通常以 "軟IP "的形式提供，其中IP的行為是用一種類(lèi)似于軟件編程的語(yǔ)言來(lái)描述。對(duì)于數(shù)字電路來(lái)說(shuō)，最常見(jiàn)的稱(chēng)為Verilog。

使用Verilog可以創(chuàng)建更多的IP塊，它也可以用來(lái)創(chuàng)建連接IP塊的邏輯，以形成一個(gè)系統(tǒng)。然后可以對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行模擬，以檢查一切都按預(yù)期執(zhí)行。

基于計(jì)算機(jī)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具（EDA工具）在整個(gè)過(guò)程中被使用--從編寫(xiě)和調(diào)試Verilog到接下來(lái)的仿真、驗(yàn)證和實(shí)施階段。如果沒(méi)有這些工具提供的自動(dòng)化環(huán)境，就不可能創(chuàng)造出我們今天享有的復(fù)雜設(shè)備。

Verification(驗(yàn)證)

完成設(shè)計(jì)后，是時(shí)候在模擬器上運(yùn)行它了。檢查所設(shè)計(jì)的東西是否符合規(guī)范的階段被稱(chēng)為驗(yàn)證。驗(yàn)證是通過(guò)在模擬工具中模擬已完成的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行的。

仿真器使你能夠通過(guò)應(yīng)用虛擬信號(hào)來(lái)檢查你設(shè)計(jì)的數(shù)字和模擬部分的行為。在你投入硅片之前，充分驗(yàn)證你的設(shè)計(jì)是很重要的，因?yàn)槊恳淮螠y(cè)試芯片的迭代都會(huì)花費(fèi)時(shí)間和金錢(qián)。

如果所有的結(jié)果都和預(yù)期的一樣，那么恭喜你！在大多數(shù)情況下，你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)你的設(shè)計(jì)需要做一些調(diào)整，以便SOC按照你想要的方式工作。但是，這就是在投入硅片之前能夠進(jìn)行模擬的好處。

Implementation(實(shí)施)

隨著測(cè)試的完成，你可以進(jìn)入實(shí)施階段，在這個(gè)階段你將你的設(shè)計(jì)呈現(xiàn)在硅片上。

有時(shí)，公司會(huì)選擇使用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）對(duì)定制的SoC進(jìn)行原型設(shè)計(jì)，然后再致力于創(chuàng)建用于生產(chǎn)硅芯片的掩碼。FPGA是一種可編程的芯片，可以相對(duì)便宜地創(chuàng)建，然后用來(lái)確保設(shè)計(jì)在硅片中的工作是正常的。

一旦公司準(zhǔn)備好將設(shè)計(jì)投入到硅片中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)將被映射到用于制造芯片的制造工藝中，并創(chuàng)建一個(gè)布局。晶體管與硅的映射使用另一種形式的IP，稱(chēng)為物理IP，但不用擔(dān)心，因?yàn)橛泄荆ㄈ鏏rm）提供這種技術(shù)。

Tape-out(磁帶輸出)

設(shè)計(jì)階段和制造階段之間的過(guò)渡被稱(chēng)為T(mén)ape-out。這個(gè)階段的輸出包含所有必要的信息，以便代工廠按照你的設(shè)計(jì)生產(chǎn)芯片。

Tape-out這個(gè)短語(yǔ)可以追溯到互聯(lián)網(wǎng)連接緩慢的時(shí)代，芯片制造商制造芯片所需的電子信息文件非常大，必須在物理介質(zhì)上存儲(chǔ)和運(yùn)輸。這種介質(zhì)是Tape--因此被稱(chēng)為T(mén)ape-out。

Production and packaging

硅芯片是在一個(gè)由純硅制成的大圓片上創(chuàng)建的。各種化學(xué)工藝，類(lèi)似于印刷，被用來(lái)在硅上創(chuàng)建電路。電路的位置由一組根據(jù)最終芯片布局制作的光學(xué)掩模決定。在制造過(guò)程中，這些掩模被用來(lái)將電路 "打印 "到硅片上。

一塊硅片包含了許多芯片的副本。然后，晶圓被切割以生產(chǎn)單個(gè)芯片或 "模具"。你的定制SoC現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行封裝。

根據(jù)你的需要，你可能不需要足夠的SoC副本來(lái)滿足大型制造廠的最低要求。幸運(yùn)的是，有一些合并商將來(lái)自一個(gè)以上客戶(hù)的訂單合并起來(lái)，以滿足這些最低要求。

然后，每個(gè)裸芯片都連接有引線，并進(jìn)行封裝以保護(hù)芯片。

Getting Started

開(kāi)始使用定制芯片可能看起來(lái)是一個(gè)令人生畏的前景，所以很高興知道你并不孤單。本章告訴你，你可以向哪里尋求幫助，也有助于了解創(chuàng)建定制SoC的過(guò)程，使你的產(chǎn)品在市場(chǎng)上脫穎而出。

Finding Help

讓我們面對(duì)現(xiàn)實(shí)吧，并不是每個(gè)人都能用雙腳跳進(jìn)像設(shè)計(jì)定制SoC這樣復(fù)雜的事情中去。當(dāng)然，像Arm Flexible Access和DesignStart這樣的程序旨在使這一過(guò)程盡可能地簡(jiǎn)單和直接，但如果你以前從未做過(guò)這樣的事情，你可能會(huì)感到不愿意承擔(dān)這一任務(wù)。如果你是一個(gè)在SoC設(shè)計(jì)方面沒(méi)有什么經(jīng)驗(yàn)的初創(chuàng)公司，或者是一個(gè)沒(méi)有內(nèi)部設(shè)計(jì)能力的成熟公司，這并不重要；知道有幫助是件好事。事實(shí)上，在大多數(shù)情況下，與設(shè)計(jì)伙伴合作是正確的決定；如果別人能更快、更有效地為你做這件事，為什么要嘗試建立這種專(zhuān)業(yè)知識(shí)？

例如，Arm已經(jīng)招募了一些非常有能力的設(shè)計(jì)服務(wù)公司。任何需要設(shè)計(jì)服務(wù)的Arm客戶(hù)都可以獲得這些經(jīng)批準(zhǔn)的合作伙伴名單。這些合作伙伴在您的項(xiàng)目期間直接得到Arm公司的支持。

Arm認(rèn)可的設(shè)計(jì)合作伙伴名單中的成員都是經(jīng)過(guò)仔細(xì)審查的。他們只有在通過(guò)嚴(yán)格的審核后才會(huì)被邀請(qǐng)加入，并定期進(jìn)行重新審核，以確保專(zhuān)業(yè)性、質(zhì)量和能力。

Deciding on In-House or Design Partner

一旦你決定定制的SoC適合你的項(xiàng)目，你就需要確定是將項(xiàng)目留在內(nèi)部還是尋求設(shè)計(jì)伙伴的幫助。在某些情況下，這可能是一個(gè)簡(jiǎn)單的選擇。

如果你缺乏有能力處理設(shè)計(jì)過(guò)程的員工，或者你根本不想自己做，你的選擇很簡(jiǎn)單。你可能想在項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)就與一個(gè)設(shè)計(jì)伙伴簽約。

另一方面，如果你有合適的人，但他們?nèi)狈?jīng)驗(yàn)，你可能想找一個(gè)設(shè)計(jì)伙伴，愿意在你的團(tuán)隊(duì)積累經(jīng)驗(yàn)和信心時(shí)提供一些幫助。這樣一來(lái)，你就更有可能完全在內(nèi)部處理未來(lái)的項(xiàng)目。

供應(yīng)商也可能有一些培訓(xùn)資源可供你的團(tuán)隊(duì)使用。例如，Arm公司提供私人現(xiàn)場(chǎng)課程以及私人和公共網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)。

Choosing the Right IP

創(chuàng)建定制SoC最方便的事情之一是，你不必自己設(shè)計(jì)一切。相反，許多部件都可以作為IP提供，你或你的設(shè)計(jì)伙伴可以授權(quán)使用。例如，你的團(tuán)隊(duì)不需要設(shè)計(jì)自己的處理器，但可以在授權(quán)的基礎(chǔ)上將Arm Cortex-M0或Cortex-M3之類(lèi)的設(shè)計(jì)納入SoC中。

除了處理器之外，許多其他組件也可以作為IP提供，你可以獲得授權(quán)，例如Arm Corstone基礎(chǔ)IP包括預(yù)先驗(yàn)證、可配置和可修改的子系統(tǒng)，將處理器和安全I(xiàn)P與最相關(guān)的系統(tǒng)組件預(yù)先整合在一起。從本質(zhì)上講，這些不同的組件只是插入設(shè)計(jì)中，構(gòu)成整個(gè)功能件。因此，設(shè)計(jì)你的定制SoC是一個(gè)簡(jiǎn)單得多的過(guò)程，歸根結(jié)底是對(duì)你想要的SoC的功能進(jìn)行編程，而不是一個(gè)涉及創(chuàng)建或驗(yàn)證所有你自己的硬件元素的過(guò)程。

不是所有的IP都是一樣的。在選擇使用哪種IP之前，你要問(wèn)清楚許可費(fèi)用等問(wèn)題。例如，是否有預(yù)付費(fèi)用，每個(gè)單位的費(fèi)用是多少？該IP在許多設(shè)計(jì)中是否有成熟的記錄？許可供應(yīng)商是否能夠提供你可能需要的任何技術(shù)支持？該IP對(duì)你的項(xiàng)目來(lái)說(shuō)是否足夠靈活？該IP是否已被驗(yàn)證為可接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，它是否能在未來(lái)的項(xiàng)目中使用？是否有一個(gè)健壯的工具和軟件的生態(tài)系統(tǒng)？

Testing Prototypes (原型測(cè)試)

幾乎每個(gè)人都遇到過(guò)設(shè)計(jì)不良的產(chǎn)品，或者根本沒(méi)有非常有效地完成它們所要完成的任務(wù)。通常這些類(lèi)型的問(wèn)題是在原型階段測(cè)試不足的結(jié)果，當(dāng)時(shí)仍有可能以經(jīng)濟(jì)方式進(jìn)行修正。

如果你正在制造一個(gè)消費(fèi)者設(shè)備，不要忘記大多數(shù)消費(fèi)者都不是工程師，他們看待世界的方式與工程師不盡相同。工程師可能會(huì)欣賞一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)設(shè)計(jì)，而消費(fèi)者通常不會(huì)那么寬容。雖然你確實(shí)需要對(duì)你的產(chǎn)品進(jìn)行全面的技術(shù)測(cè)試，但在你致力于大批量生產(chǎn)之前，讓一些普通人試用你的原型也很重要。

在設(shè)計(jì)一個(gè)定制的SoC時(shí)，你需要納入幾個(gè)測(cè)試階段。首先，設(shè)計(jì)必須在模擬器中進(jìn)行徹底的測(cè)試。很明顯，你要測(cè)試設(shè)計(jì)的每個(gè)功能，以確保它產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果。此外，重要的是要看看在應(yīng)用意外輸入時(shí)發(fā)生了什么。我們很容易假設(shè)人們只會(huì)按照預(yù)期使用產(chǎn)品，但這樣的假設(shè)幾乎總是不正確的。

測(cè)試惡意的輸入和預(yù)期的輸入也很重要，因?yàn)楹诳蜁?huì)故意使用意外的或不符合規(guī)范的輸入，看看他們是否能讓你的產(chǎn)品表現(xiàn)失常，以便攻擊它。

在你的設(shè)計(jì)被徹底測(cè)試之后，下一個(gè)階段是制作物理原型。你要對(duì)這些原型進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試。記住，在原型中發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤要比在你的產(chǎn)品進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)后發(fā)現(xiàn)大問(wèn)題要便宜得多。

Moving into Production

測(cè)試完成后，您就可以進(jìn)入生產(chǎn)階段了。這個(gè)過(guò)程從將你的定制SoC變成硅開(kāi)始。根據(jù)你的設(shè)計(jì)實(shí)際創(chuàng)建芯片的公司被稱(chēng)為代工廠或晶圓廠（制造者的簡(jiǎn)稱(chēng)）。代工廠使用設(shè)計(jì)工具的文件來(lái)創(chuàng)建SoC的光學(xué)掩模，而這些掩模又被用來(lái)制造芯片。

你的設(shè)計(jì)伙伴將非常熟悉這個(gè)過(guò)程，往往一年要 "taping out "好幾次芯片。這意味著他們是專(zhuān)家。他們清楚地知道什么是常見(jiàn)的陷阱以及如何檢查它們。

制造商通常有一個(gè)最低運(yùn)行要求，可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)你的需求，特別是如果你是一個(gè)初創(chuàng)公司或一個(gè)剛剛試水的小公司。幸運(yùn)的是，其他公司充當(dāng)經(jīng)紀(jì)人，將幾個(gè)客戶(hù)的訂單合并起來(lái)，以滿足最低要求。

對(duì)于你的第一個(gè)原型，你可以與其他公司分享晶圓和成本 - 這被稱(chēng)為多項(xiàng)目晶圓。它將成本降低到一小部分，為你管理風(fēng)險(xiǎn)，并使你迅速得到你的第一個(gè)設(shè)備。

在你的SoC被生產(chǎn)出來(lái)之后，它就可以被納入你的產(chǎn)品中了。運(yùn)氣好的話，你會(huì)獲得巨大的成功，參與你公司的每個(gè)人都會(huì)一夜之間成為億萬(wàn)富翁。

Ten Things You Need to Know

本書(shū)已經(jīng)為你快速介紹了定制芯片。當(dāng)然，還有更多你想知道的東西，但我將用這一章來(lái)簡(jiǎn)要地提醒你一些你應(yīng)該記住的重要內(nèi)容。

• 它并不像你想象的那樣昂貴：大多數(shù)定制SoC不需要尖端的IP和硅技術(shù)。定制的SoC可以使用廣泛可用的成熟技術(shù)，而成本卻很低。像Arm這樣的供應(yīng)商了解初創(chuàng)公司和其他公司需要的靈活性，以便能夠以適度的預(yù)算開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。
• 它不一定有風(fēng)險(xiǎn)：信不信由你，你不是唯一考慮這條道路的人！現(xiàn)在，它是越來(lái)越多的公司所遵循的路線。目前，對(duì)于越來(lái)越多的公司來(lái)說(shuō)，這是一條行之有效的路線。有一整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的公司致力于幫助像你這樣的人獲得他們需要的設(shè)備，有完善的質(zhì)量流程、檢查表、審查和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，確保定制芯片設(shè)計(jì)不比任何其他電子設(shè)計(jì)項(xiàng)目更有風(fēng)險(xiǎn)。
• 你不必自己做所有的事情：如果你需要幫助，有許多資源可以利用，如在線培訓(xùn)和支持工程師。而且，如果你需要更多的幫助，Arm公司有一個(gè)由認(rèn)可的設(shè)計(jì)合作伙伴組成的網(wǎng)絡(luò)，他們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)精神都經(jīng)過(guò)了審查。他們可以提供你所需要的支持，從只設(shè)計(jì)到管理整個(gè)生命周期，包括生產(chǎn)和供應(yīng)。
• 你可以擁有你的未來(lái)：創(chuàng)建一個(gè)定制的SoC可以幫助你在市場(chǎng)上區(qū)分你的產(chǎn)品，也可以為你提供供應(yīng)鏈的安全性。你不再需要擔(dān)心個(gè)別部件因壽命終止問(wèn)題而變得不可用。而且，通過(guò)使用定制的SoC，而不是更容易復(fù)制的基于組件的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，你將受到保護(hù)，防止無(wú)良商家用廉價(jià)的拷貝搶奪市場(chǎng)。
• 投資于IP可以有很大的意義：使你的產(chǎn)品從人群中脫穎而出，對(duì)其成功至關(guān)重要。更好的功能、易用性和獨(dú)特的功能可以幫助產(chǎn)品獲得關(guān)注。一個(gè)定制的SoC和其中的IP成為你企業(yè)未來(lái)的寶貴資產(chǎn)。
• 不同的要求需要不同的解決方案：不同類(lèi)型的產(chǎn)品需要不同的解決方案來(lái)滿足特定需求。例如，一個(gè)簡(jiǎn)單的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可能需要最小的處理能力和極低的功率使用。另一方面，在智能家電中，你可能不會(huì)像關(guān)心定制的SoC使用多少功率那樣，關(guān)心提供客戶(hù)在當(dāng)今設(shè)備中期望的必要功能和特性。
• 前期投資產(chǎn)生了未來(lái)的紅利：花費(fèi)精力和時(shí)間建立一個(gè)定制的解決方案，不僅能生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，還能為你省錢(qián)。當(dāng)你用定制的解決方案進(jìn)入批量生產(chǎn)時(shí)，這些成本節(jié)約會(huì)迅速放大，使你更容易投資于擴(kuò)大業(yè)務(wù)規(guī)模以獲得成功。
• 一個(gè)好的規(guī)范是成功的關(guān)鍵：在嘗試設(shè)計(jì)你的定制SoC之前，請(qǐng)做好規(guī)劃。確保你已經(jīng)考慮了整個(gè)團(tuán)隊(duì)的意見(jiàn)。你當(dāng)然不希望發(fā)布的產(chǎn)品中的定制芯片缺少客戶(hù)期望的功能，所以要做研究，并創(chuàng)建一個(gè)全面的產(chǎn)品規(guī)格，一旦進(jìn)入SoC設(shè)計(jì)階段，你就會(huì)用到。
• 選擇正確的IP是至關(guān)重要的：當(dāng)你能從成熟的IP構(gòu)件中選擇時(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)定制的SoC將成為一個(gè)更簡(jiǎn)單的過(guò)程。不要重新發(fā)明輪子--使你的創(chuàng)新與市場(chǎng)上的成熟組件相輔相成。
• 不要忘記你的工具和軟件：你在軟件上的投資可能比在硬件上的投資要大，即使你設(shè)計(jì)了自己的SoC。能夠重用和構(gòu)建您所開(kāi)發(fā)的軟件是至關(guān)重要的。明智的IP選擇可以讓您在下一個(gè)項(xiàng)目中重用自定義SoC中的軟件，即使它使用現(xiàn)成的芯片