持續(xù)自研旗艦芯片：將使用戶以及使用者的體驗變得越來越好

SoC的定義多種多樣，由于其內(nèi)涵豐富、應(yīng)用范圍廣，很難給出準確定義。一般說來， SoC稱為系統(tǒng)級芯片，也有稱片上系統(tǒng)，意指它是一個產(chǎn)品，是一個有專用目標的集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部內(nèi)容。同時它又是一種技術(shù)，用以實現(xiàn)從確定系統(tǒng)功能開始，到軟/硬件劃分，并完成設(shè)計的整個過程。

SOC，或者SoC，是一個縮寫，包括的意思有：1)SoC：System on Chip的縮寫，稱為系統(tǒng)級芯片，也有稱片上系統(tǒng)，意指它是一個產(chǎn)品，是一個有專用目標的集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部內(nèi)容。2)SOC： Security Operations Center的縮寫，屬于信息安全領(lǐng)域的安全運行中心。3)民航SOC：System Operations Center的縮寫，指民航領(lǐng)域的指揮控制系統(tǒng)。4)一個是Service-Oriented Computing，“面向服務(wù)的計算”5)SOC(Signal Operation Control) 中文名為信號操作控制器，它不是創(chuàng)造概念的發(fā)明，而是針對工業(yè)自動化現(xiàn)狀提出的一種融合性產(chǎn)品。它采用的技術(shù)是正在工業(yè)現(xiàn)場大量使用的成熟技術(shù)，但又不是對現(xiàn)有技術(shù)的簡單堆砌，是對眾多實用技術(shù)進行封裝、接口、集成，形成全新的一體化的控制器，可由一個控制器就可以完成作業(yè)，稱為SOC。6)SOC(start-of-conversion )，啟動轉(zhuǎn)換。7)SOC：short-open calibration， 短開路校準。

ARM Cortex系列是ARM公司推出的基于ARMv7架構(gòu)、使用高性能的Thumb-2指令集的32位嵌入式微處理器核。主要有三種款式，分別是Cortex-A、Cortex-R和Cortex-M。其中Cortex-M系列主要用于低功耗、低成本的嵌入式應(yīng)用。本文用于SoC(System on Chip)設(shè)計的Cortex-M3核便屬于該系列。該處理器核憑借其高性能、低功耗、低成本和開發(fā)方便等特點，受到了各廠商的青睞。STMicroelectronics、NXP Semiconductors、ATMEL等都競相推出各自基于Cortex-M3核的SoC。由于Cortex-M3核的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)ARM核有很大區(qū)別，因此基于Cortex-M3的SoC架構(gòu)設(shè)計也有與以往不同的特點。不同的架構(gòu)對芯片整體性能影響很大。本文使用CoreMark對實際芯片作了性能測試，其結(jié)果證明了SoC架構(gòu)對芯片性能的影響。

處理器核對SoC架構(gòu)最大的影響是其總線接口。傳統(tǒng)的ARM處理器使用單一總線接口。如ARM7處理器采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)，指令和數(shù)據(jù)共用一條總線，從而核外部為單總線接口[1];ARM9雖然使用了哈佛結(jié)構(gòu)，核內(nèi)部指令總線和數(shù)據(jù)總線分開，但這兩條總線共用同一存儲空間，且在核外共用同一總線接口[2]。使用單一總線接口的弊端是取指和取數(shù)據(jù)無法并行執(zhí)行，效率相對較低。

Cortex-M3的結(jié)構(gòu)如圖1所示。Cortex-M3采用了多總線結(jié)構(gòu)，在核外有ICode、DCode、System三個總線接口[3]。其中，ICode和DCode總線接口使得在地址空間Code區(qū)中的取指和取數(shù)據(jù)分開并行執(zhí)行，而System總線使得在地址空間SRAM區(qū)中的取指和取數(shù)據(jù)使用同一總線接口，無法并行執(zhí)行。

12月19日上午消息，在近日的OPPO 2022未來科技大會上，OPPO發(fā)布了多項新技術(shù)，其中包括第二顆自研芯片——藍牙音頻SoC芯片馬里亞納Y、為萬物互融提供“數(shù)智大腦”安第斯智能云，以及健康業(yè)務(wù)品牌OHealth首個家庭智能健康監(jiān)測儀概念產(chǎn)品H1。此外，OPPO還在大會期間展示了新一代智能眼鏡OPPO Air Glass 2，一體玻璃概念系列手機，以及第三代四足機器人、潘塔納爾智慧車空間等創(chuàng)新產(chǎn)品。

OPPO副總裁、研究院院長劉暢表示：“在這個充滿挑戰(zhàn)與不確定性的變革時代，OPPO始終堅持技術(shù)投入，堅持科技致善，踐行作為一家科技公司的創(chuàng)新本分。依托馬里亞納、潘塔納爾、安第斯三大計劃，OPPO希望最終實現(xiàn)‘芯云一體，多端融合’。這既是OPPO布局三大核心技術(shù)的頂層戰(zhàn)略牽引，也是實現(xiàn)萬物互融的必然路徑?！?

會后，OPPO副總裁、研究院院長劉暢，OPPO芯片產(chǎn)品高級總監(jiān)姜波，OPPO數(shù)智工程事業(yè)部總裁劉海鋒，OPPO健康實驗室負責人曾子敬四位高管接受了媒體采訪，對OPPO此次發(fā)布的新技術(shù)和產(chǎn)品進行解讀。

劉暢表示，目前整個行業(yè)的發(fā)展趨勢是，傳感器越來越多，設(shè)備越來越多，而且很多用戶不止一個設(shè)備，但設(shè)備的協(xié)同，以及我們對于全局智能的需求，尤其是人工智能對算力、對連接的需求也越來越大。這些需求的背后都需要有底層的技術(shù)來支撐，芯和云就是兩個很核心的底層技術(shù)。有了核心底層技術(shù)，就可以讓未來的用戶以及使用者的體驗變得越來越好。這是OPPO必須要抓住的技術(shù)趨勢。

海量數(shù)據(jù)正在推動汽車ADAS應(yīng)用采用64位處理器。從分布式架構(gòu)到更集中的ECU的轉(zhuǎn)變更為普遍，由于ECU是集成的，ADAS SoC變得非常復雜，需要最新的半導體性能、半導體工藝技術(shù)以及ADAS域控制器SoC的其他技術(shù)：

·采用以太網(wǎng)管理包括時間敏感數(shù)據(jù)在內(nèi)的大數(shù)據(jù)量，減少點對點布線

·LPDDR4/4x以高達3200MB/s及更高的速率運行，從而加快了汽車級SoC中的DRAM運行

·MIPI標準，如MIPI相機串行接口和顯示串行接口，在成像和顯示應(yīng)用程序中提供高性能連接

·PCI Express為4G無線通信或未來的5G無線通信和外部SSD提供高可靠性的處理器到處理器連接

·5G和IEEE標準，如802.11p，用于提供進出云的地圖或圖像的實時更新，以及車對車或車對基礎(chǔ)設(shè)施的通信

·硬件和軟件中的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，用于保護通過USB、WiFi或藍牙連接的數(shù)據(jù)

·傳感器和控制子系統(tǒng)減輕主機處理器壓力，并融合傳感器數(shù)據(jù)，以管理傳感器提供的不同類型的數(shù)據(jù)

·更先進的制造工藝技術(shù)，從傳統(tǒng)的90納米、65納米和40納米到更先進的16納米、14納米甚至7納米FinFET工藝

安全關(guān)鍵應(yīng)用正在顯著增加ADAS SoC的采用率。但是，ADAS SoC以及包括集成到SoC中的IP在內(nèi)的所有半導體組件，都必須符合ISO 26262功能安全標準。

滿足ISO 26262功能安全標準要求

ISO 26262是一個標準，定義了汽車系統(tǒng)故障對四個不同汽車安全完整性等級(ASIL)的影響：A、B、C和D;ASIL D是最高級別的功能安全。ISO 26262標準定義了汽車開發(fā)組織在為安全關(guān)鍵系統(tǒng)開發(fā)產(chǎn)品時必須實施和遵守的所有流程、開發(fā)工作和標準。ISO 26262標準的關(guān)鍵目標之一是通過以下方式最大限度地減少對所有類型的隨機硬件故障的脆弱性，包括永久故障和瞬時故障：

·開發(fā)產(chǎn)品時定義功能安全要求

·嚴格實施開發(fā)過程

·定義安全文化

·實施安全功能，以盡量減少硬件故障的影響

·評估和分析安全功能的影響，以確保降低硬件故障風險

ISO 26262認證過程包括多個步驟、規(guī)則和報告，并且必須從產(chǎn)品開發(fā)的初始階段開始。例如，開發(fā)團隊生成的故障模式影響和診斷分析(FMEDA)報告，從功能安全角度提供了有關(guān)遵守ISO 26262的所有信息。該報告由設(shè)計和驗證工程師創(chuàng)建，是ASIL評估的關(guān)鍵組成部分，不僅用于證明合規(guī)性，還用于設(shè)計目標和開發(fā)結(jié)束時的流程評審。

專職的安全經(jīng)理與開發(fā)組織分開，他們接受過全面培訓能，能夠監(jiān)控開發(fā)過程、里程碑和產(chǎn)品審查，確保在標準定義的整個SoC開發(fā)流程中完成所有文檔和可追溯性。FMEDA報告還包括對安全特性、開發(fā)和驗證的總結(jié)。它清楚地記錄了產(chǎn)品中包含的安全特性，以及這些產(chǎn)品如何對注入其中的隨機故障作出反應(yīng)。FMEDA報告是強制性的，并提供給參與產(chǎn)品審查過程的所有各方。