Intel推嵌入式系統(tǒng)芯片，x86架構(gòu)再添活力

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(kāi)討論。

以下是記者對(duì)英特爾公司嵌入式與通信事業(yè)部?jī)晌患夹g(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(kāi)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(yǔ)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(gè)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(gè)千兆以太網(wǎng)MAC、三個(gè)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(gè)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(chǎng)上長(zhǎng)盛不衰?持續(xù)受到消費(fèi)者的喜愛(ài)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(lái)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(duì)。不同于PC市場(chǎng)中通用及標(biāo)準(zhǔn)化處理器設(shè)計(jì)，嵌入式市場(chǎng)中存在多種需求，市場(chǎng)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(kāi)發(fā)、測(cè)試并開(kāi)始批量生產(chǎn)的芯片組。由于開(kāi)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(shì)。

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(shì)。當(dāng)三個(gè)組件被放到了單芯片上，就可以有效避免原來(lái)三芯片解決方案中，由于各個(gè)芯片間的互聯(lián)所造成的額外的能源消耗。舉例來(lái)說(shuō)，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(shì)。實(shí)際上，系統(tǒng)芯片所替代的是原來(lái)的四塊組件，其中包括了三塊芯片和一個(gè)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(wèn)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(guò)，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(hào)與數(shù)字信號(hào)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(huì)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(hào)電路。因此，Tolapai的噪音要明顯低于完全混合的信號(hào)應(yīng)用。在任何情況下，英特爾的制程技術(shù)中都會(huì)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(shí)，為了杜絕一切可避免的設(shè)計(jì)問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)預(yù)期的芯片集成度和功能性，我們還對(duì)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(guò)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(huì)為我們帶來(lái)巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。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(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)——實(shí)際上，漏電率的增加是我們?cè)诳s小芯片尺寸時(shí)遇到的主要問(wèn)題。隨著我們對(duì)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(dòng)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(duì)強(qiáng)大的芯片架構(gòu)，以滿足其相對(duì)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(shì)是通過(guò)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(kù)已經(jīng)采用該架構(gòu)運(yùn)行，那么相關(guān)的實(shí)施過(guò)程將得到極大簡(jiǎn)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(duì)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?cè)诤?jiǎn)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(gè)制造流程;接下來(lái)，我們又制定了標(biāo)準(zhǔn)的互連方式，用以簡(jiǎn)化各部門間的IP復(fù)用過(guò)程;最后，我們創(chuàng)建出了一套標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)方式，為所有開(kāi)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(kāi)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?cè)?strong>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(kāi)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