在這個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，萬事萬物都被賦予智能，即使是最簡單的產(chǎn)品也不例外。隨著量的增加，廠商們更希望采用定制化的SoC來設(shè)計(jì)產(chǎn)品，其原因是定制化的SoC可有效降低系統(tǒng)BoM和功耗，并增加功能和可靠性。
根據(jù)IMEC IC-link統(tǒng)計(jì)，定制化SoC的年復(fù)合增長率為15%。那么問題來了，定制化SoC是在哪些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了增長？定制自己的SoC成本和優(yōu)勢又如何？
驅(qū)動(dòng)這波定制化SoC增長的主要有三股力量：傳感器和混合信號(hào)公司，推出集成化的IoT解決方案；初創(chuàng)公司推出創(chuàng)新的解決方案；以及OEM廠商，以期通過SoC定制降低成本和功耗并實(shí)現(xiàn)差異化。
有數(shù)據(jù)顯示，相比MCU+模擬器件的分立式解決方案，定制化SoC可以降低90%的BoM，降低85%的PCB面積并實(shí)現(xiàn)差異化。通過將分立器件集成到單個(gè)SoC當(dāng)中，還可以降低器件停產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，采用SoC的產(chǎn)品還可以更容易地通過性能試驗(yàn)。
從成本上看，與我們經(jīng)常聽到的28nm、14nm等先進(jìn)工藝動(dòng)輒幾百萬上千萬美元的流片成本不同，混合信號(hào)芯片采用180nm、90nm和65nm的成熟工藝制造，成本僅需數(shù)萬美元。同時(shí)，IP模塊、軟件和工具可以重用，子系統(tǒng)也可以通用。
圖1：SoC降成本的優(yōu)勢
此外，據(jù)S3集團(tuán)的數(shù)據(jù)顯示，相比分立式解決方案的BoM成本，設(shè)計(jì)定制化SoC雖然前期的一次性工程費(fèi)用較高，但是在12到18個(gè)月后，成本即可收回，后期則會(huì)實(shí)現(xiàn)更多利潤。
圖2：以250萬美元投入為例，設(shè)計(jì)定制化SoC雖然前期的一次性工程費(fèi)用較高，但是在12到18個(gè)月后，成本即可收回，后期盈利更高
在討論了定制化SoC的優(yōu)勢后，再來看看物聯(lián)網(wǎng)廠商如何實(shí)現(xiàn)。我們知道，SoC當(dāng)中通常包含有一個(gè)處理器和許多的模擬功能。Cortex-M0是適合物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的一款主流MCU內(nèi)核產(chǎn)品。然而，在以前，一個(gè)公司想要開發(fā)一款基于Cortex-M0內(nèi)核的SoC，不管芯片有沒有生產(chǎn)、銷售，ARM都要先收取一筆授權(quán)費(fèi)。
為了因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的碎片化背景和滿足初創(chuàng)公司所需，ARM于2015年底推出了DesignStart Cortex-M0計(jì)劃。它為SoC設(shè)計(jì)人員提供了免費(fèi)的ARM Cortex-M0處理器IP，用于設(shè)計(jì)、仿真和原型建模。
這樣，ARM通過將該項(xiàng)服務(wù)免費(fèi)開放給用戶進(jìn)行研發(fā)測試，用戶在需要正式制造芯片銷售時(shí)，才需要向ARM支付授權(quán)費(fèi)。這對(duì)初創(chuàng)公司開發(fā)SoC來說，無疑是一大利好。此外，ARM推出的快速授權(quán)服務(wù)（售價(jià)4萬美元）也簡化了授權(quán)流程，這為創(chuàng)業(yè)公司提供了一個(gè)綠色快速通道。
設(shè)計(jì)人員可以通過ARM的DesignStart門戶網(wǎng)站獲取這一打包服務(wù)，具體包括：
· Cortex-M0處理器及系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具包（SDK），其中包括系統(tǒng)IP、外設(shè)、測試平臺(tái)以及相關(guān)軟件；
· 一份關(guān)于完整的ARM Keil MDK開發(fā)工具的90天免費(fèi)授權(quán)許可。
這一打包服務(wù)為設(shè)計(jì)人員免除了在采用預(yù)配置的Cortex-M0處理器進(jìn)行新的SoC設(shè)計(jì)、仿真和測試時(shí)通常所需的前期授權(quán)所帶來的成本壓力。此外，這一打包服務(wù)還提供價(jià)格為995美元的Versatile Express FPGA開發(fā)板，可供設(shè)計(jì)人員將其設(shè)計(jì)推進(jìn)到原型建模階段。
圖3：ARM Cortex-M0 DesignStart設(shè)計(jì)包實(shí)現(xiàn)框圖簡化
開發(fā)者如果希望對(duì)其設(shè)計(jì)進(jìn)行商業(yè)化量產(chǎn)，可以以4萬美元的價(jià)格購買簡化的、標(biāo)準(zhǔn)化的快速授權(quán)，從而將ARM Cortex-M0處理器相關(guān)IP、SDK和Keli MDK開發(fā)工具用于商業(yè)目的，同時(shí)還能得到來自ARM的技術(shù)支持。
無論是初創(chuàng)公司還是已有一定規(guī)模的廠商，升級(jí)后的DesignStart門戶網(wǎng)站為更多的SoC開發(fā)人員打開了通往ARM技術(shù)的大門，并使其設(shè)計(jì)的商業(yè)化量產(chǎn)更加迅速便捷。
此外，DesignStart平臺(tái)新增的Cadence和Mentor Graphics EDA工具可以加速嵌入式和IoT領(lǐng)域定制化SoC的研發(fā)。當(dāng)測試芯片可以低至1.6萬美元的成本進(jìn)行制造時(shí)（不包括EDA工具和IP授權(quán)費(fèi)用），開發(fā)定制化SoC的道路將變得愈發(fā)平坦。
總之，ARM DesignStart這一創(chuàng)新的商業(yè)模式，滿足了物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代定制化SoC設(shè)計(jì)所需。初創(chuàng)公司設(shè)計(jì)低成本的定制化SoC產(chǎn)品已不再是難事。
