Intel推嵌入式系统芯片，x86架构再添活力

英特尔技术专家就系统芯片(SoC)和三芯片解决方案展开讨论。

以下是记者对英特尔公司嵌入式与通信事业部两位技术专家(Ahmad Zaidi，芯片部门总经理;Bruce Fishbein，Tolapai芯片工程总监)的采访内容。两位专家都曾参与Tolopai嵌入式系统芯片(英特尔公司首款应用于嵌入式与通信领域的系统芯片产品)的开发工作。该产品在单枚芯片上集成了处理器、北桥和南桥芯片组，以及数据包/安全/语音加速技术。

Tolopai是基于英特尔® 架构(IA)处理器，系统频率为600、1066或1200MHz，并配备有一个DDR2内存控制器中枢(MCH)、PCI-E接口、标准IA PC外设(ICH)、三个千兆以太网MAC、三个TDM高速串行接口、用于确保高性能安全性的英特尔® QuickAssist集成加速器技术，以及IP电话应用。整个芯片中集成了1.48亿枚晶体管、采用1088-FCBGA(倒装芯片球栅格阵列，1.092毫米高)设计，封装尺寸仅为37.5毫米x37.5毫米。

本次采访由嵌入式英特尔® 解决方案(EIS)特约编辑Geoffrey James访编。

EIS： 用于嵌入式系统的“三芯片”架构为何能在市场上长盛不衰?持续受到消费者的喜爱和欢迎?

英特尔： 三芯片架构即将处理器、内存子系统和外设子系统分别放置在不同的芯片上的构架方式，给用户带来的最大好处是方便了不同用户在不同功能间自由组合配对。不同于PC市场中通用及标准化处理器设计，嵌入式市场中存在多种需求，市场应用也存在很大差异，如游戏机、POS终端和航空控制器。此外，保持与主流计算机处理器相同的三部分独立设计的架构还有一些便利，即可以使用已经完成开发、测试并开始批量生产的芯片组。由于开发新芯片耗资巨大，因此使用现有架构更具成本优势。

EIS： 采用系统芯片又有哪些好处呢?

英特尔： 首先且最重要的一项便是，系统芯片产品拥有能效优势。当三个组件被放到了单芯片上，就可以有效避免原来三芯片解决方案中，由于各个芯片间的互联所造成的额外的能源消耗。举例来说，在IPsec VPN应用中，采用Tolapai同采用非系统芯片的组合相比，其功耗可以从预期的31瓦降至25瓦。其次，系统芯片与多芯片解决方案相比更具尺寸优势。实际上，系统芯片所替代的是原来的四块组件，其中包括了三块芯片和一个硬件加速器，尺寸仅为上述IPsec VPN应用解决方案的一半左右。在外形小巧的便携式设备中，芯片尺寸因素尤为重要。最后，系统芯片可有效提升整体系统的质量。Tolapai的制造标准与其它英特尔芯片完全相同，因此，相比基于三芯片解决方案的同类系统，采用Tolapai的系统因芯片故障引发相关问题的几率要低三分之一。

EIS： 系统芯片的制造难度是否高于同等质量的普通芯片?

英特尔： 显然，为了生产出同等质量的系统芯片产品，我们要在内部构造方面花费更多的精力。芯片集成度越高，相应的制造难度就越大。因此，我们必须付出更多努力，才能实现系统质量的显著提升。不过，我们也得到了英特尔晶圆厂制造工程师的大力协助。在他们的帮助下，我们很快就明确了具体的工作目标，在实现芯片可靠性方面进展顺利。

EIS： 英特尔如何协调芯片内模拟/混合信号与数字信号段的不同功率需求?

英特尔： Tolapai确实配置了部分带有较高电压 IC的模拟模块，而在作为处理器的同类芯片中一般不会采用这样的设计。但是，与专用集成电路相比，Tolapai中并未加入混合式信号电路。因此，Tolapai的噪音要明显低于完全混合的信号应用。在任何情况下，英特尔的制程技术中都会包含我们的特定技术手段，以实现高压和低压电路的共存。同时，为了杜绝一切可避免的设计问题并实现预期的芯片集成度和功能性，我们还对Tolapai的电路进行了精心设计。

EIS： 是否成立了专门的“兴趣”晶圆厂协助芯片的设计过程?

英特尔： 当然。我们一直认为，英特尔公司拥有业内领先的制程技术，这会为我们带来巨大的竞争优势。目前，我们已经出货了基于高k金属栅极的低漏电45纳米产品，在系统芯片领域赢得了显著的竞争优势——实际上，漏电率的增加是我们在缩小芯片尺寸时遇到的主要问题。随着我们对制造流程的日益熟悉，我们的设计水平也在不断提高，可以更好地满足晶圆厂的设计需求。

EIS： 目前的x86架构是否已应用于众多嵌入式应用中?

英特尔： 这要视具体应用而定。例如，零售(如POS终端)、自动柜员机、工业用电脑、各种军用/航空设备、医疗设备、游戏机、打印机和VOIP等应用都需要使用相对强大的芯片架构，以满足其相对密集的计算需求。此外，更重要的是，嵌入式设备的整体趋势是通过互联网实现彼此间的通信——如果支持联网的软件库已经采用该架构运行，那么相关的实施过程将得到极大简化。我们相信，统一软件架构将为我们的客户及其服务对象创造巨大收益。迄今为止，英特尔® 架构已在嵌入式应用领域畅销30余年。

EIS： 英特尔如何提升系统芯片设计的效力和生产力?

英特尔： 我们在简化系统芯片设计方面付出了很多努力。首先，我们定义了标准的IP构建模块以初步用于整个制造流程;接下来，我们又制定了标准的互连方式，用以简化各部门间的IP复用过程;最后，我们创建出了一套标准开发方式，为所有开发人员提供完全相同的EDA工具。实际上，我们已在近期开发出一套几乎完全参照新思科技公司的设计流程。其中部分设计理念出自嵌入式部门，现已被广泛应用于公司所有部门。我们在系统芯片领域所做的努力为公司的其它部门(从某种程度上讲，甚至是业内其它企业)开辟了前进道路。

Bruce Fishbein，英特尔公司Tolapai芯片工程总监

Ahmad Zaidi，英特尔公司芯片部门总经理