利用创新NoC技术驾驭复杂的片上系统(SoC)设计

几年前，包含一百万只晶体管的系统级芯片(SoC)还曾被认为是大型器件，而如今，集成多达10亿只晶体管的SoC已是常见。

在摩尔定律的推动下，随着工艺尺寸的不断缩小，为进一步满足应用的性能需求，SoC芯片的集成度越来越高，系统架构也变得越来越复杂。随着应用需求越来越丰富，SoC需要集成越来越多不同应用的IP，片上多核互联SoC已经成为其发展的必然趋势。

一个复杂的SoC系统上有各种功能模块IP，以数字电视的SoC芯片为例，包含了运行操作系统和应用程序的CPU，处理音频编解码的DSP，处理图形相关任务的GPU，处理AI图像算法的NNA，以及一些视频编解码、后处理等专用模块，以及视频信号的调制解调器等。

然而，随着SoC集成度提升以及片上多核互联SoC的高速发展，采用多个不同IP的复杂组合对片上通信提出了更高的要求，同时片上服务质量（QoS）、仲裁和数据流优化的复杂性越来越高。

为了解决这些问题，片上网络技术(Network-on-Chip，NoC）应运而生，逐渐取代传统总线和交叉开关（Crossbar），成为片上互连的行业标准。

NoC采用独立的事务、传输和物理层三层通信机制，来实现IP模块的通信。在NoC架构中，每一个模块都连接到片上路由器，模块传输的数据则是形成了一个个数据包，通过路由器去送达数据包的目标模块，多个通信流在这些链路上进行多路复用。

NoC本质上就是提供一种解决芯片内不同IP或者不同核心之间数据传输的片上通信方案，可以克服基于传统总线网络和Crossbar的带宽瓶颈。通过采用高效的内部通信架构和灵活的互联方式，NoC可以凭借高性能、低功耗、可扩展性和可靠性等优势，为未来的人工智能、物联网、自动驾驶等新兴领域的发展提供重要的支撑。

审核编辑：刘清