系统级芯片(SoC)的复杂设计选择：片上网络(NoC)

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什么是片上网络(NoC)？为什么系统级芯片(SoC)设计需要NoC？片上网络(NoC)相比传统的总线接口通信有什么优点和缺点？高性能的SoC设计在性能、功耗和尺寸方面面临哪些挑战？ 5G、AI和自动驾驶等新兴应用对SoC设计提出了什么特别要求？

www.eet-china.com, Dec. 21, 2020 – 

Benoit在互连IP、ASIC工程和半导体IP方面拥有三十年的经验。 他于2013年加入Arteris，担任负责全球应用工程的应用总监，并提升为负责FlexNoC产品开发的技术副总裁。 在加入Arteris之前，他曾在欧洲的Sonics和Thomson Multimedia工作。

Benoit拥有七项发明专利，获得巴黎Pierre et Marie Curie（UPMC）大学微电子学研究生学位。

1.什么是片上网络(NoC)？为什么系统级芯片(SoC)设计需要NoC？

在介绍NoC相关历史之前，我想提出一个观点：NoC是一种SoC架构。从字面上看，NoC是SoC架构师在其框图和平面图中绘制的IP模块之间连接的逻辑和物理实例。如此众多的SoC设计团队从Arm、Synopsys和Cadence等公司获得IP模块的授权许可，SoC设计趋向于同质化。实现SoC差异化设计的关键在于架构师如何选择和连接这些IP模块以满足他们的系统级要求。

2.片上网络(NoC)相比传统的总线接口通信有什么优点和缺点？

SoC所包含的IP模块数量不断增加，同时片上服务质量（QoS）、仲裁和数据流优化的复杂性越来越高， NoC逐渐取代总线和交叉开关（crossbar），而成为片上互连的行业标准。总线是共享的通信资源，除了最简单的系统之外，总线无法提供系统所需的带宽。交叉开关虽然可以提供足够带宽，但是其大小随着所连接的IP模块数量成倍增长，并且大型的交叉开关根本无法构建。 它们都不能很好地利用布线，而布线可是当今芯片技术中最为昂贵的东西。NoC可以极大地减少裸片面积（尤其是更少的布线），功耗更低，而且可以对片上数据流和服务质量进行微调优化，甚至可以提供数据保护功能以提高整个系统的功能安全性。

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