特色C语言平台　SoC设计最佳化

　　本文核心提示：在设计上能减少结构探索时间的C语言平台，在结构上如何以新思考突破？如何形成一个具有特色的C语言平台，是的SoC设计达到最佳化呢？

　　以往半导体业者大多使用FPGA（Field Programmable Gate Array）製作样品（Prototype），接着锁定几项晶片重要规格，依此找出最适合该晶片的结构，这种方式最大缺点是作业时间非常冗长。然而，C语言平台的设计方式则是，利用软体模拟分析检讨晶片结构，以往FPGA平台的样品，大约需要半年左右的结构探索时间，如果採用C语言平台的设计方式，只需要花费约2周~1个月的时间。

　　目前开发最快的是日本冲电气，以ARM为基础的整合平台及设计环境可应用在晶圆专工的先进技术，根据冲电气的规划，在内部适用C语言平台设计技术的SoC，是使用了三种架构，分别是：「μPLAT」+软体、「μPLAT」+专用加速器度（accelerator）+软体、硬体连线（hard wired）电路。

　　在「μPLAT」+软体的部份，传统FPGA也有支援此功能，因此IC设计公司可以利用IP来源业者的Process Core，再以μPLAT为基础开发SoC，例如目前ARM已经将ProcESS Core，封装成软体提供客户使用。而关于「μPLAT」+专用加速器度（accelerator）+软体、硬体连线（hard wired）电路结构开发的晶片的部份，就是利用C语言平台设计方式使开发更效率化。此外，「μPLAT」+专用加速器度（accelerator）+软体中，专用加速器度还分成两种执行方式，分别是：将C语言资料转换成System C，再将SySTem C输入至动作合成工具内，最后嵌入硬体连线（hard wired）电路，以及利用合成使Process Core特定化，接着在该Process Core进行C语言演算作业。采用第一种方式的合成动作方式，可以使晶片发挥低耗功化效果，第二种的特定化Process Core合成方式，以资源共用的观点而言确实相当有效，不过耗功上经常不如第一种的合成动作方式。

　　图说：半导体业者大多使用FPGA制作样品，依此找出最适合该晶片的结构，这种方式最大缺点是作业时间非常冗长。（School of Computer Science）

　　C语言平台摆脱传统刻板观念

　　关于C语言平台的SoC设计方式的流程是，首先需要从客户端接收要求，以SoC处理的「C语言/C++描述的演算」与该SoC使用方法的「use case」，并收取「演算（Algorithm）测试环境」然后再开始进行SoC开发作业。此时必需先检查收取的原始码（Source Code），确认是否适合动作合成或是组合软体，不适合的场合，则检讨原始码的修正进行架构探讨。由于该工程被赋予「高精度评估」的角色，因此已经摆脱传统「设计」的刻板印象，此时短期可量产的优先度比品质更高，例如1个月内完成探索的设计，只进行代表性项目的验证，如此就能够缩短探索工程的验证时间，至于验证品质则在探索之后的后段工程透过设计方式维持。

　　结构探索工程又分成：结构草案的检讨，以及结构初期模型的制作与检验。结构草案的检讨是根据原始码的分析结果，决定使用「动作合成的硬体连接」，或是专用处理器。功能不太複杂的晶片，要求低制作成本与低耗功时，大多选择动作合成方式；要求相似功能进行复合性处理时，通常会选择专用处理器方式。决定基本方针后立即检讨包括，演算位元的宽度、并联处理电路的结构、动作频率、与软体的搭配等等问题，接着制作晶片的结构模型，再利用虚拟样品模拟器（virtual prototyping simulator）验证，模拟器除了晶片功能之外，还能够分析包含晶片外部的资料转送等系统整体与晶片的所有效能。

　　采用C语言平台的设计方式，只需要花费2周~1个月的时间，就可以完成模拟分析检讨晶片的结构。（National Center for Ecological Analysis and Synthesis）

　　目前在进行合成所面临的问题

　　选择动作合成方式时会面临下列问题，分别是：演算转换至System C化的工程数减少、转换后以System C化为对象的高速化与高精度化等问题，因此System C化时演算部位必需以UnTImed模型封装，介面的部位则以定时模型封装，利用上述溷合封装追加埠，加上变数的有效位元长度设定等最低限度追加处理作业，就可以达成System C化目标。

　　目前动作合成工具技术上还不成熟，若直接转换成System C，闸道（gate）规模与消费电流值会变大，为了达成System C化必需特别设置Guide Line。有关介面部分，就可以使用原先惯用的雏型，透过再利用方式有效减少工程数，如此一来数千行的演算，大约一周就能够转换成System C。

有关专用处理器，利用一般的处理器制作工具，同样能够轻易进行最适化探索作业