Microprocesador 4004 – Intel 1971 1000 transistores 1 MHz operación
Microprocesador Pentium IV – Intel
Ley de Moore En 1965, Gordon Moore, co-fundador de Intel observó que el número de transistores en un chip se duplicaba cada 18 a 24 meses. A partir de esta observación predijo que la tecnología de semiconductores duplicaría su efectividad cada 18 meses.
Ley de Moore
Ley de Moore
Número de Transistores 1,000,000 100,000 10,000 1,000 10 100 1 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 8086 80286 i386 i486 Pentium® Pentium® Pro K 1000 millones de transistores Proyectado Pentium® II Pentium® III
Ley de Moore en Microprocesadores 8008 8080 8085 8086 286 386 486 Pentium® proc P6 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 1970 1980 1990 2000 2010 Año Transistores (MT) Duplicación en 1.96 años! 4004 El número de transistores en microprocesadores se duplica cada dos años
Crecimiento del Die Size 4004 8008 8080 8085 8086 286 386 486 Pentium ® proc P6 1 10 100 1970 1980 1990 2000 2010 Die size (mm) ~7% crecimiento por año ~2X crecimiento en 10 años Die size crece 14% para satisfacer la ley de Moore
Frecuencia P6 Pentium ® proc 486 386 286 8086 8085 8080 8008 4004 0.1 1 10 100 1000 10000 1970 1980 1990 2000 2010 Frecuencia (Mhz) La frecuencia en microprocesadores se duplica cada 2 años Se duplica cada2 años
Disipación de Potencia P6 Pentium ® proc 486 386 286 8086 8085 8080 8008 4004 0.1 1 10 100 1971 1974 1978 1985 1992 2000 Potencia (Watts) La potencia de los microprocesadores continua creciendo
Densidad de Potencia 4004 8008 8080 8085 8086 286 386 486 Pentium® proc P6 1 10 100 1000 10000 1970 1980 1990 2000 2010 Densidad de Potencia (W/cm2) (Gp:) Plato caliente
(Gp:) Reactor (Gp:) Nuclear
La densidad de potencia es muy alta para mantener la juntura a baja Tº
Sistema Inalámbrico (Gp:) digital (Gp:) analógico (Gp:) A (Gp:) D (Gp:) FSM (Gp:) phone book (Gp:) RTOS (Gp:) ARQ (Gp:) MAC (Gp:) Control (Gp:) Coders (Gp:) FFT (Gp:) Filtros (Gp:) Algoritmos cableados (nivel palabra) (Gp:) Lógica (nivel bit) (Gp:) Bandabase y circuitos RF (Gp:) Algoritmos de comunicación (Gp:) Protocolos (Gp:) Lógica cableada (Gp:) Analógico (Gp:) Core DSP (Gp:) Core mP
Una amplia gama de componentes como construimos esto???
¿Qué es un SoC? SoC es un estilo de diseño y un tipo de producto
¿Qué es un SoC? Un chip diseñado con la funcionalidad “completa” de un sistema que incorpora una mezcla heterogénea de arquitecturas de proceso y de computación
¿Qué es un SoC? Mezcla de CPUs, memoria, y periféricos en un chip Mezcla de bloques sintetizados y bloques custom (macros hechas por hardware) Para productos con restricciones de costo y time-to-market
¿Qué es un SoC? Implicancias metodológicas: Diseño de bloques IP usando estándares estrictos para creación y reusabilidad Uso de definiciones estándares de interfaz Combinación de alto nivel – “estilo ASIC” – usando flujos y herramientas estándares
SoC es (Gp:) Del sistema al silicio en un time-to-market rápido. (Gp:) …y un proceso. (Gp:) System Design (Gp:) SoC Integration (Gp:) Fabrication (Gp:) Qualification (Gp:) IP Creation (Gp:) SoC (Gp:) Requirements
(Gp:) System control and functionality (Gp:) Interaction with other systems (Gp:) … un producto … (Gp:) Soluciones para aplicaciones específicas que implementan sistemas enteros (Gp:) general purpose processor
(Gp:) processor bus (Gp:) DRAM (Gp:) special function processor (Gp:) NVM(program) (Gp:) NVM(data) (Gp:) peripheral bus (Gp:) Analog / Mixed signal (Gp:) communications peripherals (Gp:) customer specific (Gp:) DMA (Gp:) bus interface (Gp:) Applications (Gp:) APIs (Gp:) Device Drivers (Gp:) Program and data storage (Gp:) Interaction with real world
(Gp:) Miniaturización
(Gp:) Consumerization
Impulso de SoC Dos fuerzas trabajan en conjunto en la industria electrónica: Los proveedores de sistemas deben diferenciar productos a través de aplicaciones de software. Fabricantes de semiconductores deben cubrir los costos de fabricación a través de sistemas de valor agregado. El dinamismo del mercado requiere: time-to-market rápido Bajo costo Curva de aprendizaje rápida Geometrias pequeñas permiten: Integración de alto rendimiento
Desafíos del Diseño Funcionalidad + Testabilidad Retraso en cableado Gestión de potencia Software embebido Integridad de las señales Efectos RF Chip híbridos Packaging Limites físicos
1000 1,000,000,000,000 Número de transistores
Diseño de Chips – CAD (Gp:) Industria EDA
(Gp:) Sistemas electrónicos
(Gp:) Foundries
(Gp:) Mundo real
(Gp:) Industria de semiconductores
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