手机视频 加快移动产品上市步伐

今年国际消费类电子产品展览会(CES)上展出的众多令人难以置信的电子产品再度让我惊叹。产品涵盖各种最新一代设备，从超薄笔记本电脑到功能强大的平板电脑、神奇的二合一移动电脑，再到发展飞速的智能手机等不一而足。无处不在的“物联网”(IoT)受到越来越广泛的关注。简单来说，它不是一台电脑，而是通过互联网进行通信的任何设备。在众多IoT产品中，各种穿戴式设备（包括智能手表和健康与健身追踪器)作为移动设备的后起之秀脱颖而出。

不过，智能手机仍以较大的利润优势占据了移动市场的最大份额，无疑成为推动整个移动市场发展的领头羊。这类产品的核心部件是一个应用程序处理器单元(APU)，典型示例就是片上系统(SoC)设计。

应用处理器

十多年前，Texas Instruments(TI)在其OMAP（开放式多媒体应用平台）设备的产品线上首次使用了APU这一术语。当时，TI正在为未来的集成方向与Intel一较高下：即芯片级别上的集成还是封装级别（也称作系统级封装或SiP）上的集成。Intel声称，芯片级制造更适合通过在封装组合阶段堆叠单个集成电路芯片来集成不同的功能，包括存储器、数字处理和模拟电路。

遗憾的是，在相继推出五代OMAP设备后，TI因市场竞争过于激烈而在2012年决定终止开发OMAP系列产品。这是 TI认可现实的表现。只要想想现如今所有大型半导体公司都在设计属于自己风格的AP就不言而喻了。表1列出了这一领域的主要竞争对手。

表I：提供专有APU的主要公司

典型的APU可将多个ARM内核、多个图形处理单元(GPU)、较大片上缓存存储器、用于与片外DRAM进行通信的内存控制器、音频和视频（和编码器）以及USB主控制器集成到单一芯片上。此外，它还具有众多其他数字和模拟电路的功能。

图1 代表新式APU的方框图。

APU案例分析

一家大型移动半导体公司设计出一款可支持创建各种设计尺寸（从百万门到亿万门）的模块式应用处理器。

通常情况下，该公司可为其客户群提供AP和相关系统软件，以作为开发工具包的一部分用于设计新一代移动产品。这些工具包可以帮助客户提早访问工作芯片和软件，加快其开发 片上系统（SoC）和嵌入式应用程序软件的速度，并助其在芯片制造出来之前就能推出新产品，从而在竞争中占得先机。手机视频

为应对异常激烈的市场竞争，该公司不得不采用新方法来缩短产品开发周期。而最重要的决策就是使硬件和软件开发流程齐头并进。具体来说，需要为系统软件开发团队提前提供新一代处理器的原型，以帮助其在制造实际芯片之前开始开发 操作系统(OS)增强功能和驱动程序。手机视频为实现这一目标，公司选择了硬件仿真解决方案。

和大多数复杂集成电路(IC)的开发人员一样，工程师们采用寄存器传输级(RTL)仿真来验证组成最终AP设计的知识产权(IP)模块。然而，在全芯片级仿真上执行集成级测试的效率不高。当设计超过1亿逻辑门时，芯片级仿真的性能达不到每秒一个周期，这对于启动O/S或运行实际应用软件是远远不够的。因此，一旦芯片的基本功能在仿真中经过验证，设计就会被转移至性能可达兆赫(MHz)的硬件仿真平台上。

芯片设计团队使用硬件仿真系统进行处理器验证，而软件开发团队则使用硬件仿真系统验证底层系统软件。一旦全芯片的RTL代码可供使用，整个设计会转移至一个高容量高性能的硬件仿真系统中，这一系统可为完整的系统级验证提供最高10亿门的容量。系统级原型可在所有软件开发小组中共享，用于本地应用程序的开发和验证。

与传统原型相比，这一硬件仿真系统具有诸多优势。举例来说，整个设计都包含在其硬件及其相关联的PC中，无需目标板，也免去了外部电缆、电平位移器和速度适配器。公司使用Mentor Graphics虚拟实验室（VirtuaLAB）提供的各种功能（包括相机传感器、LCD显示屏、外部设备和多媒体接口）来替代物理目标系统。在这种环境下，主机与硬件设计基于事务级接口进行连接。参见图2。

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