在這個物聯網的時代,萬事萬物都被賦予智慧,即使是最簡單的產品也不例外。隨著量的增加,廠商們更希望採用客製化的SoC來設計產品,其原因是客製化的SoC可有效降低系統BoM和功耗,並增加功能和可靠性。

根據IMEC IC-link統計,客製化SoC的年複合成長率為15%。那麼問題來了,客製化SoC是在哪些領域實現了成長?客製自己的SoC成本和優勢又如何?

驅動這波客製化SoC成長的主要有三股力量:1. 感測器和混合訊號公司,推出整合化的IoT解決方案;2. 新創公司推出創新的解決方案;以及3. OEM廠商,期望透過SoC客製化降低成本和功耗並實現差異化。

有資料顯示,相比MCU+類比元件的離散式解決方案,客製化SoC可以降低90%的BoM,降低85%的PCB面積並實現差異化。透過將類比元件整合到單顆SoC當中,還可以降低器件停產的風險。此外,採用SoC的產品還可以更容易地通過性能試驗。

從成本上看,與我們經常聽到的28nm、14nm等先進製程動輒幾百萬上千萬美元的投片成本不同,混合訊號晶片採用180nm、90nm和65nm的成熟製程製造,成本僅需數萬美元。同時,IP模組、軟體和工具可以重用,子系統也可以通用。

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圖1:SoC降成本的優勢。

此外,據S3集團的資料顯示,相比離散式解決方案的BoM成本,設計客製化SoC雖然前期的一次性工程費用較高,但是在12到18個月後,成本即可收回,後期則會實現更多利潤。

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圖2:以250萬美元投入為例,設計客製化SoC雖然前期的一次性工程費用較高,但是在12到18個月後,成本即可收回,後期盈利更高。

在討論了客製化SoC的優勢後,再來看看物聯網廠商如何實現。

我們知道,SoC當中通常包含有一個處理器和許多的類比功能;Cortex-M0是適合物聯網開發的一款主流MCU核心產品,然而在以前,一家公司想要開發一款基於Cortex-M0核心的SoC,不管晶片有沒有生產、銷售,ARM都要先收取一筆授權費。

為了因應物聯網的碎片化背景和滿足新創公司所需,ARM於2015年底推出了DesignStart Cortex-M0計畫。它為SoC設計人員提供了免費的ARM Cortex-M0處理器IP,用於設計、模擬和原型建模。

這樣,ARM透過將該項服務免費開放給使用者進行研發測試,使用者在需要正式製造晶片銷售時,才需要向ARM支付授權費;這對新創公司開發SoC來說無疑是一大利多。此外,ARM推出的快速授權服務(售價4萬美元)也簡化了授權流程,這為創業公司提供了一個綠色快速通道。

設計人員可以透過ARM的DesignStart網站取得一站式服務,包括:

  • Cortex-M0處理器及系統設計工具套件(SDK),其中包括系統IP、周邊、測試平台以及相關軟體;
  • 一份完整的ARM Keil MDK開發工具90天免費授權許可。

DesignStart服務為設計人員免除了在採用預配置的Cortex-M0處理器進行新的SoC設計、模擬和測試時通常所需的前期授權所帶來的成本壓力;此外還提供價格為995美元的Versatile Express FPGA開發板,可供設計人員將其設計推進到原型建模階段。

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圖3:ARM Cortex-M0 DesignStart設計套件實現電路圖簡化。

開發者如果希望對其設計進行商業化量產,可以以4萬美元的價格購買簡化的、標準化的快速授權,從而將ARM Cortex-M0處理器相關IP、SDK和Keli MDK開發工具用於商業目的,同時還能得到來自ARM的技術支援。

無論是新創公司還是已有一定規模的廠商,升級後的DesignStart入口網站為更多的SoC開發人員打開了通往ARM技術的大門,並使其設計的商業化量產更加迅速便捷。

此外,DesignStart平台新增的Cadence和Mentor Graphics EDA工具可以加速嵌入式和IoT領域客製化SoC的研發。當測試晶片可以低至1.6萬美元的成本進行製造時(不包括EDA工具和IP授權費用),開發客製化SoC的道路將變得愈發平坦。

總之,ARM DesignStart這一創新的商業模式,滿足了物聯網時代客製化SoC設計所需;新創公司設計低成本的客製化SoC產品已不再是難事。

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