從1959年美國TI公司發(fā)明第一塊集成電路（IC）以后,，集成電路工藝技術(shù)即向著兩個方向發(fā)展：

    （1）沿硅片橫向和垂直硅片縱向加工精度的提高方向，使得器件特征尺寸從亞微米,、深亞微米,、超深亞微米（VDSM）到納米(nm)，并能形成各種結(jié)構(gòu),；

    （2）沿勻場范圍的擴(kuò)大方向,，使得芯片面積由100mm2增加到200mm2甚至300mm2及以上。每個管子在縮小,，芯片面積在擴(kuò)大,，兩者的乘積使得IC集成度的CAGR（CommutationAverageGrowthRate）每年達(dá)到58％。這就是摩爾(Moore)定律指出的三年翻四番,。

    微電子的加工技術(shù)已達(dá)到這樣的程度：能在硅片上制作出電子系統(tǒng)需要的所有部件,，包括各種有源和無源的元器件、互連線,，甚至機(jī)械部件,。因此，已具有了由集成電路(IC)向系統(tǒng)集成（IS）發(fā)展的條件,。

    在工藝能力提高的同時,，IC的設(shè)計能力也在不斷提高，由于新的ICCAD工具不斷出現(xiàn),，使得IC設(shè)計能力大約每10年出現(xiàn)一次階躍式的提高,，有效地縮小了和工藝能力的差距。

    第一代ICCAD,，把IC中的重復(fù)結(jié)構(gòu)建立版圖庫,。利用系統(tǒng)的復(fù)制功能，提高了版圖設(shè)計效率,；80年代出現(xiàn)的以門陣列,、標(biāo)準(zhǔn)單元布局布線為主要內(nèi)容的第二代ICCAD系統(tǒng)，及90年代出現(xiàn)的綜合（synthesis）系統(tǒng)，把設(shè)計水平從原理圖輸入提高到行為描述,，進(jìn)一步縮短了設(shè)計周期,，提高了設(shè)計效率。特別是標(biāo)準(zhǔn)單元庫包括IP核的發(fā)展,，從基本單元電路,，到功能模塊、子系統(tǒng),、系統(tǒng),，充分利用已有的設(shè)計積累，實現(xiàn)設(shè)計重用,，提高了設(shè)計的起點,。

    同時，IC產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了電路集成,、功能集成,、技術(shù)集成，直到今天基于計算機(jī)軟硬件的知識集成,。特別是MCU的出現(xiàn)和普及,，使傳統(tǒng)電子系統(tǒng)全方面進(jìn)入了現(xiàn)代電子系統(tǒng)。電子系統(tǒng)追求的目標(biāo)之一就是最大限度地簡化電路設(shè)計,，達(dá)到整體產(chǎn)品系統(tǒng)的可靠性,、精度、穩(wěn)定等品質(zhì)指標(biāo),。而SOC" title="SOC">SOC技術(shù)將電路系統(tǒng)設(shè)計的可靠性,、低功耗等都考慮在IC設(shè)計之中，把過去許多需要系統(tǒng)設(shè)計解決的問題集中在IC設(shè)計中解決,，使系統(tǒng)工程師能將精力集中在研究對象領(lǐng)域中的諸問題,。SOC理所當(dāng)然成為微電子領(lǐng)域IC設(shè)計的最終目標(biāo)和現(xiàn)代電子系統(tǒng)的最佳選擇。因此,，無論從IC工藝條件還是設(shè)計能力及產(chǎn)業(yè)需求來說,，都已將SOC推到了技術(shù)發(fā)展的前沿。

    SOC的設(shè)計技術(shù)始于20世紀(jì)90年代中期,，隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展,，IC設(shè)計者能夠?qū)⒂鷣碛鷱?fù)雜的功能集成到單硅片上,SOC正是在集成電路(IC)向集成系統(tǒng)(IS)轉(zhuǎn)變的大方向下產(chǎn)生的。所謂的SOC主要有三個含義：

    (1)SOC是System-on-a-Chip的縮寫,，稱為系統(tǒng)級芯片,，也稱片上系統(tǒng),，意指它是一個產(chǎn)品,，是一個有專用目標(biāo)的集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部內(nèi)容；

    (2)SOC也是Service-OrientedComputing的縮寫,，即“面向服務(wù)的計算”,；

    (3)SOC也是SignalOperationControl的縮寫，也稱為信號操作控制器,。它不是創(chuàng)造概念的發(fā)明,，而是針對工業(yè)自動化現(xiàn)狀提出的一種融合性產(chǎn)品。它采用的技術(shù)是正在工業(yè)現(xiàn)場大量使用的成熟技術(shù),，但又不是對現(xiàn)有技術(shù)的簡單堆砌,，是對眾多實用技術(shù)進(jìn)行封裝、接口,、集成,，形成全新的一體化的控制器。以前需要一個集成商來做的工作,，現(xiàn)在由一個控制器就可以完成,，這就是SOC。

    顯然,，用英文縮寫的SOC的定義多種多樣,，由于其內(nèi)涵豐富、應(yīng)用范圍廣,，很難給出準(zhǔn)確定義,。但SOC多用上面的第1種定義，即為系統(tǒng)級芯片或片上系統(tǒng),。同時它又是一種技術(shù),，用以實現(xiàn)從確定系統(tǒng)功能開始，到軟/硬件劃分,，并完成設(shè)計的整個過程,。

    所謂SOC技術(shù)，就是一種高度集成化,、固件化的系統(tǒng)集成技術(shù),。使用SOC技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)的核心思想，就是要把整個應(yīng)用電子系統(tǒng)全部集成在一個芯片中,。在使用SOC技術(shù)設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng),，除了那些無法集成的外部電路或機(jī)械部分以外，其他所有的系統(tǒng)電路全部集成在一起,。

    從狹義角度講,，SOC是信息系統(tǒng)核心的芯片集成，是將系統(tǒng)的關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上,；從廣義角度講,，SOC是一個微型系統(tǒng),，如果說中央處理器(CPU)是大腦，SOC就是包括大腦,、心臟,、眼睛和手的系統(tǒng)。國內(nèi)外學(xué)術(shù)界一般傾向?qū)OC定義為將微處理器,、模擬IP核,、數(shù)字IP核和存儲器(或片外存儲控制接口)集成在單一芯片上,它通常是客戶定制的，或是面向特定用途的一種標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品,。

    SOC定義的基本內(nèi)容主要表現(xiàn)在兩方面：

    (1)它的構(gòu)成,。系統(tǒng)級芯片的構(gòu)成可以是系統(tǒng)級芯片控制邏輯模塊、微處理器/微控制器CPU內(nèi)核模塊,、數(shù)字信號處理器DSP模塊,、嵌入的存儲器模塊、與外部進(jìn)行通訊的接口模塊,、含有ADC/DAC的模擬前端模塊,、電源提供和功耗管理模塊；對于一個無線SOC還要有射頻前端模塊,、用戶定義邏輯(它可以由FPGA或ASIC實現(xiàn))以及微電子機(jī)械模塊,；更為重要的是，一個SOC芯片內(nèi)嵌有基本軟件(RDOS或COS以及其他應(yīng)用軟件)模塊或可載入的用戶軟件等,。

    (2)它的形成過程,。系統(tǒng)級芯片形成或產(chǎn)生過程包含以下三個方面：

    ①基于單片集成系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同設(shè)計和驗證；

    ②利用邏輯面積技術(shù)使使用和產(chǎn)能占有比例有效提高,，即開發(fā)和研究IP核生成及復(fù)用技術(shù),，特別是大容量的存儲模塊嵌入的重復(fù)應(yīng)用等；

    ③超深亞微米(UDSM),、納米集成電路的設(shè)計理論和技術(shù),。

    因此，SOC是將信息處理的算法,、邏輯電路的結(jié)構(gòu),、各個層次的電路以器件的方式集成在一塊芯片上，從而具備整機(jī)的功能,。這里包括：

    ①算法功能的突破,。增加模糊算法、神經(jīng)元算法以及安全算法,。

    ②電路結(jié)構(gòu)突破,。因CMOS有很長的生命力，由于引入RF和Flash等又將有新的發(fā)展,。

    具體地說,，SOC設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)主要包括總線架構(gòu)技術(shù),、IP核可復(fù)用技術(shù)、軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù),、SOC驗證技術(shù)、可測性設(shè)計技術(shù),、低功耗設(shè)計技術(shù),、超深亞微米電路實現(xiàn)技術(shù)等；此外,，還要做嵌入式軟件移植,、開發(fā)研究等。

    下面再介紹芯片SOC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其在安防" title="安防">安防集成中的應(yīng)用,。

    2,、芯片SOC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

    集成電路(IC)的發(fā)展已有40多年的歷史，它一直遵循著1965年摩爾提出的規(guī)律增長,，即集成電路中晶體管的數(shù)目每18個月增加一倍,。每2～3年制造技術(shù)更新一代，這是基于柵長不斷縮小的結(jié)果,，器件柵長的縮小又基本上依照等比例縮小的原則,，并促進(jìn)其它工藝參數(shù)的提高。現(xiàn)按此規(guī)律,，集成電路的基本單元CMOS器件已進(jìn)入超深亞微米乃至納米加工時代(即器件的柵長小于50nm),。由于信息市場的需求和微電子自身的發(fā)展，引發(fā)了以微細(xì)加工（集成電路特征尺寸不斷縮?。橹饕卣鞯亩喾N工藝集成技術(shù)和面向應(yīng)用的系統(tǒng)級芯片的發(fā)展,。隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)進(jìn)入納米加工時代，在單一集成電路芯片上就可以實現(xiàn)一個復(fù)雜的電子系統(tǒng),，諸如手機(jī)芯片,、數(shù)字電視芯片、DVD芯片等等,。

    世界集成電路大生產(chǎn)目前已經(jīng)進(jìn)入納米時代,，全球多條90nm/12英寸生產(chǎn)線用于規(guī)模化生產(chǎn),，基于65nm之間水平線寬的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)基本成形,，Intel公司的CPU芯片已經(jīng)采用45nm的生產(chǎn)工藝。在世界最高水平的單片集成電路芯片上,，所容納的元器件數(shù)量已經(jīng)達(dá)到80多億個,。如2006年，單片系統(tǒng)集成芯片的最小特征尺寸0.09μm,、芯片集成度達(dá)2億以上個晶體管,、芯片面積520mm2,、7～8層金屬連線、管腳數(shù)4000個,、工作電壓0.9～1.2V,、工作頻率2～2.5GHz，功率160W,。到2010年,，己提高到0.07μm的水平。而硅IC晶片直徑尺寸,，如2000年～2005年己從200mm轉(zhuǎn)向300mm,，2006～2010年又轉(zhuǎn)向到400mm。單片硅集成技術(shù)最小特征尺寸的發(fā)展?fàn)顩r如表1所示,。

    表1,、單片硅集成技術(shù)最小特征尺寸的發(fā)展?fàn)顩r

    整個半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展隨著晶體管柵長及光刻間距持續(xù)地縮小，使得芯片能夠在面積越來越小的同時,，獲得較快的運行速度,，同時也使得一個晶圓所能產(chǎn)出的芯片數(shù)目越來越多，大幅提高晶圓工藝的生產(chǎn)力,。整個半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展仍是呈現(xiàn)持續(xù)加速的狀態(tài),，特別是在DRAM、MPU等領(lǐng)域,，而光刻等微細(xì)加工技術(shù)則呈現(xiàn)出穩(wěn)定的發(fā)展,。

    在集成電路設(shè)計中，硅技術(shù)是主流技術(shù),，硅集成電路產(chǎn)品是主流產(chǎn)品,，占集成電路設(shè)計的90%以上。正因為硅集成電路設(shè)計的重要性,，各國都很重視,。目前，產(chǎn)業(yè)鏈的上游仍被美國,、日本和歐洲等國家和地區(qū)占據(jù),，設(shè)計、生產(chǎn)和裝備等核心技術(shù)也由其掌握,。

    以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)目前超過了以汽車,、石油和鋼鐵為代表的傳統(tǒng)的工業(yè)而成為第1大產(chǎn)業(yè)，成為改造和拉動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)邁向數(shù)字時代的強(qiáng)大引擎和雄厚基石,。以集成電路為核心的電子信息產(chǎn)業(yè)的世界貿(mào)易總額約占世界GNP的3%,，現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù)表明，每l～2元集成電路產(chǎn)值,，帶動10元左右電子工業(yè)產(chǎn)值的形成,，進(jìn)而帶動100元GDP的增長,。發(fā)達(dá)的國家國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值增長部分的65%目前與集成電路相關(guān)。作為當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)競爭的焦點,，擁有自主版權(quán)的集成電路日益成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵,、社會進(jìn)步的基礎(chǔ)、國際競爭的籌碼和國家安全的保障,。

    隨著集成方法學(xué)和微細(xì)加工技術(shù)的持續(xù)成熟與應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大,，不同類型的集成電路相互鑲嵌，形成了各種嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedSystem)和片上系統(tǒng)(SystemonChip即SOC)技術(shù),，在實現(xiàn)從集成電路(IC)到系統(tǒng)集成(IS)過渡中，“硅知識產(chǎn)權(quán)(IP)模塊”和“軟,、硬件協(xié)同設(shè)計”技術(shù)興起,，可以將一個電子子系統(tǒng)或整個電子系統(tǒng)“集成”在一個硅芯片上，以完成信息加工與處理的功能,。如1995年LSILogic公司為Sony公司設(shè)計的SOC,，可能就是基于IP(IntellectualProperty)核完成SOC設(shè)計的最早報導(dǎo)。由于SOC可以充分利用已有的設(shè)計積累,，顯著地提高了ASIC的設(shè)計能力,，因此發(fā)展非常迅速，引起了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的關(guān)注,。

    SOC是集成電路發(fā)展的必然趨勢,，其技術(shù)特點是：半導(dǎo)體工藝技術(shù)的系統(tǒng)集成；軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的集成,。

    SOC具有的優(yōu)勢是,，能創(chuàng)造其產(chǎn)品價值與市場需求：降低耗電量；減少體積,；增加系統(tǒng)功能,；提高速度；節(jié)省成本,。

    眾所周知,，“IC”(IntegratedCircuit)是集成電路的最早定義，它出現(xiàn)于上世紀(jì)70年代,，如集成電路74系列,、4000系列諸邏輯器件等，它屬于功能級芯片,；后十年左右出現(xiàn)了“ASIC”(ApplicationSpecificIntegratedCircuit),，即具有某種特定功能的集成電路、立體聲解碼,、維特比糾錯芯片等,，屬于專業(yè)級芯片,；到90年代后出現(xiàn)了直接使用系統(tǒng)芯片開發(fā)產(chǎn)品，即呈爆炸性發(fā)展的“SOC”,，屬于系統(tǒng)級芯片：再后至本世紀(jì)初“SIP”(SystemInPackage),、“MCP”(MultiChipPackage)已出現(xiàn)在越來越多的場合，即針對產(chǎn)品開發(fā)產(chǎn)品芯片,，因而“SIP”屬于產(chǎn)品級芯片,，是SOC的一種延伸。

    因此,，“IC”--“ASIC”--“SOC”--“SIP”是現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展標(biāo)志,。

    所謂SIP是指將系統(tǒng)所需不同SOC及其配置芯片的裸die綁定連接后再封裝，需要具備SOC及SOC以外的系統(tǒng)設(shè)計能力,。如圖1所示,。

    圖1、用不同SOC及其配置芯片5層綁定的SIP實物像片

    如某集成電路暨系統(tǒng)集成公司,，在研發(fā)完成64bitCPUSOC后,，又斥巨資以SIP技術(shù)實現(xiàn)了單芯片系統(tǒng)集成，單芯片內(nèi)除計算機(jī)各部功能外,，內(nèi)置數(shù)Gb的RAM,、Flash、顯示功能core,；同時將Windows操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件也實現(xiàn)了芯片內(nèi)置,。下一步的發(fā)展目標(biāo)是將64bitCPU系統(tǒng)、GPRS(CDMA)系統(tǒng),、圖像芯片整合為一顆芯片,。

    市場的需求決定著需要研發(fā)的SOC，考慮到我國巨大的移動通信和數(shù)字家電市場的核心芯片主要依賴于進(jìn)口的狀況,，研發(fā)數(shù)字家電類SOC已為國內(nèi)各大IC設(shè)計機(jī)構(gòu),、公司所看好，紛紛投入人力,、物力進(jìn)行這兩個方面SOC的研發(fā)工作,。國內(nèi)移動通信類SOC的研發(fā)主要集中在華為、中興,、大唐等通信公司,；數(shù)字家電類SOC的研發(fā)主要集中在海爾、華大,、華虹等設(shè)計公司,。目前，海爾研發(fā)出的可產(chǎn)品化的HMD2002芯片集傳統(tǒng)MPEG-2芯片組于一身，含有下列成分：MPU,、OSD處理器,、解擾器、解復(fù)用器,、MPEG-2視頻解碼器,、音頻解碼器(Musicam或DolbyDigital)和PAL/NTSC/SECAM數(shù)字編碼器，主要完成DVB解擾,、MPEG-2解復(fù)用,、MPEG-2解壓縮、音視頻信號恢復(fù)和模擬音視頻信號合成編碼等信源解碼工作,。隨著進(jìn)一步研發(fā),，海爾數(shù)字電視SOC芯片將把信道解碼部分也包含進(jìn)去，真正成為數(shù)字電視的單芯片解決方案,。

    值得指出的是,，集成電路技術(shù)的發(fā)展，并不意味著一代淘汰一代,。實際上是多代并存,，以成本最低,，收益/投人比最大的原則各自占領(lǐng)相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域,。如目前已使用300mm硅片，但生產(chǎn)上仍使用150mm,、200mm硅圓片,，實際上150mm和200mm硅片的生產(chǎn)量幾乎相等。100mm硅片的產(chǎn)量仍有一定的比例,。而且特征加工尺寸≥0.5μm的在200mm硅片生產(chǎn)中仍占有21％的比例,。

    未來十幾年，是我國微電子發(fā)展的關(guān)鍵時期,。要充分利用我國經(jīng)濟(jì)調(diào)整發(fā)展和巨大市場的優(yōu)勢,，精心規(guī)劃，重點扶持,，力爭通過10年或略長一些時間的努力,，充分掌握集成電路設(shè)計、生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù),，提高國內(nèi)外市場占有率和國內(nèi)市場的自給率,，以滿足國民經(jīng)濟(jì)和國防工業(yè)對集成電路的需求。并且,，形成良性循環(huán)的科研,、生產(chǎn)體系，把我國微電子產(chǎn)業(yè)推進(jìn)到一個嶄新的階段。

    實際上,，集成系統(tǒng)級芯片(SOC),，主要有三個關(guān)鍵的支持技術(shù)：

    (1)軟、硬件的協(xié)同設(shè)計技術(shù)：面向不同系統(tǒng)的軟件和硬件的功能劃分理論,，硬件和軟件更加緊密結(jié)合不僅是SOC的重要特點,，也是21世紀(jì)IT業(yè)發(fā)展的一大的趨勢；

    (2)IP模塊庫技術(shù)：IP模塊有三種,，即軟核(主要是功能描述),、固核(主要為結(jié)構(gòu)設(shè)計)和硬核(基于工藝的物理設(shè)計，與工藝相關(guān),，并經(jīng)過工藝和實際應(yīng)用考驗過的),。其中以硬核使用價值最高。CMOS的CPU,、DRAM,、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A/D,、D/A等都可以成為硬核,，其中尤以基于超深亞微米的器件模型和電路模擬基礎(chǔ)上在速度與功耗上經(jīng)過優(yōu)化并有最大工藝容差的模塊最有價值；

    (3)模塊界面間的綜合分析技術(shù)：這主要包括IP模塊間的膠聯(lián)邏輯技術(shù)和IP模塊綜合分析及其實現(xiàn)技術(shù)等,。

    通過以上三個支持技術(shù)的創(chuàng)新,，必將導(dǎo)致又一次以系統(tǒng)級芯片為特色的信息技術(shù)上的革命。目前SOC技術(shù)已經(jīng)嶄露頭角,，21世紀(jì)將是SOC技術(shù)真正快速發(fā)展的時期,。

    3、SOC技術(shù)在安防集成中的應(yīng)用

    隨著安防視頻監(jiān)控技術(shù)由數(shù)字化向網(wǎng)絡(luò)化,、高清化,、智能化的發(fā)展，對安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的融合集成要求越來越高,。隨著微電子技術(shù)以及SOC芯片處理技術(shù)的不斷發(fā)展,，從而可融合集成一個“單片系統(tǒng)”，進(jìn)一步提高了產(chǎn)品集成度,，降低了成本,，為大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)提供了一個更好的硬件平臺。這個SOC芯片,，即是具有多處理器核心的單片集成系統(tǒng),，其中集成有CPU主處理器，所集成的核心既可以是ASIC類的硬核,，也可以是DSP或協(xié)處理器類的軟核,，甚至也包含其它的專用處理子系統(tǒng)，且集成有豐富的外設(shè)。由于SOC是面向特性應(yīng)用的片上系統(tǒng),，結(jié)合硬件加速等技術(shù)可以實現(xiàn)H.264的高復(fù)雜度的算法運算,，并可針對視頻編碼方面進(jìn)行優(yōu)化，以實現(xiàn)最優(yōu)化效果,。

    SOC芯片從2006年開始就在視頻監(jiān)控設(shè)備中得到應(yīng)用,，它經(jīng)歷了CPU+DSP到CPU+ASIC的發(fā)展過程。CPU+ASIC在近幾年給DSP市場帶來了沖擊,，它把視頻編解碼算法固化在芯片內(nèi),，集成豐富的外圍接口，并通過提供完善的開發(fā)工具,，極大地降低了DVR,、DVS、IPC等監(jiān)控設(shè)備開發(fā)門檻,。

    利用SOC的主要價值是它可以用較短的時間將產(chǎn)品設(shè)計出來,，從而縮短產(chǎn)品的上市周期，有效地降低系統(tǒng)產(chǎn)品的開發(fā)成本,，縮短開發(fā)周期,，提高產(chǎn)品的競爭力。目前歐美市場的DVR廠商多采用SOC芯片方案,；我國臺灣的DVR廠商也多采用SOC芯片方案,，華南地區(qū)的DVR企業(yè)也大多采用SOC芯片方案，華東,、華北地區(qū)的DVR企業(yè)開始采用DSP芯片方案多一些,，但隨著SOC芯片技術(shù)的日漸成熟,，也逐漸采用SOC芯片方案,。隨著產(chǎn)品集成度的提升，單路視頻壓縮處理的成本開始大幅降低,，從而推動了安防視頻監(jiān)控技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?；l(fā)展。

    目前,，很多半導(dǎo)體方案提供商都在走向SOC,，致力于提高集成度，引入先進(jìn)工藝,，降低系統(tǒng)成本,，改善系統(tǒng)性能以增強(qiáng)市場競爭力。每一代新的SOC都能更為有效地優(yōu)化和共享資源,，增強(qiáng)各個子系統(tǒng)的協(xié)同工作能力,，最小化成本、功耗，同時提高產(chǎn)品的可靠性?，F(xiàn)在,，所有芯片供應(yīng)商都將致力于使下一代SOC能進(jìn)行1080PH.264HD編碼。

    SOC不是簡單的一個芯片,，而是一個解決方案,。它的出現(xiàn)，降低了設(shè)備成本,，助力產(chǎn)業(yè)升級,，也加速了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形成。同時,，它有效地節(jié)省了設(shè)備廠家的對基本功能的大量的重復(fù)開發(fā)工作,，讓設(shè)備廠家真正聚焦行業(yè)的需求應(yīng)用。隨著SOC芯片的發(fā)展,，會推動安防監(jiān)控產(chǎn)品規(guī)?；l(fā)展，加速安防產(chǎn)品的普及度,。DVR產(chǎn)品未來將會向多元化發(fā)展,，以適應(yīng)不同行業(yè)應(yīng)用需求的發(fā)展，一方面通過集成度的不斷提高降低成本,，開發(fā)出更加普及化的產(chǎn)品,；另一方面針對專業(yè)行業(yè)推出具有個性化的產(chǎn)品，適應(yīng)不同專業(yè)市場的需求,。

    嵌入式DVR是在DVR應(yīng)用成熟之后出現(xiàn)的新型產(chǎn)品形態(tài),，目前成為了市場上的主流產(chǎn)品。單芯片SOC方案具有集成度高,、成本低和可靠性高的特點,，非常適合安防行業(yè)的應(yīng)用。下面列舉幾款在DVR,、DVS與IPC中采用較為普遍的SOC,。

    （1）升邁科技推出的GM8180是高度集成的編解碼系統(tǒng)單芯片，支持H.264,、MPEG-4以及JPEG編解碼,，CPU核心頻率可達(dá)333/500MHz，這給執(zhí)行各種音頻壓縮編解碼提供了動力,。GM8180集成各種存儲方式接口,，還有圖形輸出接口。它支持高清影像傳輸接口,，集成H.264硬件解碼,，在分辨率1280×720和1280×960下,，H.264壓縮效能可以達(dá)到30和22.5幀。還有雙芯片主/從架構(gòu),，同時具備雙重PCI主/從模式的設(shè)計,，也大幅減少多通道DVR應(yīng)用的系統(tǒng)復(fù)雜度，單芯片能夠?qū)崿F(xiàn)H.264D175fps的編解碼,，非常適用于4路,、8路H.264DVR。升邁科技于2008年底推出了針對4/8/16chDVR的GM8185(高效4D1Encode+2D1Decode)整合單芯片,。

    （2）海思開始推出的SOC芯片是Hi3510,、接著推出了Hi3511與Hi3512。如Hi3511是全球首款帶有MUX功能的H.264SOC芯片,，單芯8路性能,，是目前性價比最優(yōu)的CIFDVR解決方案。Hi3511集成性能高達(dá)250FPS（352×288分辨率）的H.264/MJPEG雙碼流硬件編解碼器和主頻288MHz的ARM926處理器,，支持4路BT656視頻輸入,，16路音頻輸入和PCI接口，提供靈活的從1路到32路系列化嵌入式DVR和PCBasedDVR產(chǎn)品組合設(shè)計方案,，有效地降低了客戶開發(fā)與存儲成本,。

    海思提供的自主知識產(chǎn)權(quán)的PC端H.264解碼庫，性能高達(dá)600FPS,，解碼效率達(dá)到業(yè)界一流水平,，可滿足平臺化、多通道管理的客戶需求,。而Hi3512,，是市面上性價比最高的4路DVR解決方案，不僅把性能提高到實時同編同解,、網(wǎng)傳等多工能力,，還把BOM成本做到MPEG4的水平，是目前4路DVR的最佳選擇,。Hi3511與Hi3512同樣也是比較好的DVS與IPC產(chǎn)品的SOC芯片,，欲了解該芯片在DVR,、DVS與IPC中實現(xiàn)方案的詳情,，可參閱本人在2010年10月《CPS安防集成商》上發(fā)表的“當(dāng)前市場海思主流芯片在安防監(jiān)控中的應(yīng)用方案”一文。

    目前,，海思的第3代Hi3520芯片更加適用于現(xiàn)代高清的發(fā)展,，它是基于ARM11處理器內(nèi)核，其處理頻率達(dá)600MHz,，雙DDR架構(gòu)能提供更大的數(shù)據(jù)處理帶寬和能力,，能提供最佳的多路編解碼DVR方案,，最高分辯率1920×1080p@30Hz，接口豐富,，能夠帶來更加清晰的畫質(zhì)和視頻體驗,。顯然，它將會在市場獲得更為廣泛的應(yīng)用,。

    （3）TI針對數(shù)字多媒體的SOC芯片TMS320DM642通過與杭州?？低暤暮献鳎晒ν瞥隽薍.264的數(shù)字視頻硬壓卡,；TMS320DM6446基于CPU+DSP的SOC芯片成為DVR設(shè)計的高性價比平臺,；支持1080p高清編解碼的SOC芯片TMS320DM6467達(dá)芬奇處理器是一種基于DSP的片上系統(tǒng)(SOC)，特別適合實時多格式高清(HD)視頻轉(zhuǎn)碼,，并配套提供完整的開發(fā)工具與數(shù)字媒體軟件,。該系統(tǒng)解決方案集成了ARM926EJ-S內(nèi)核與600MHzC64x+DSP內(nèi)核，并采用高清視頻協(xié)處理器,、轉(zhuǎn)換引擎與目標(biāo)視頻端口接口,，在執(zhí)行高達(dá)H.264HP@L4(1080p30fps、1080i60fps,、720p60fps)的同步多格式高清編碼,、解碼與轉(zhuǎn)碼方面，比前代處理器性能提高了十倍,。顯然,，它將會成為下一代安防產(chǎn)品的重要開發(fā)平臺。其他芯片如DM644x,、DM643x,、DM646x、DM648,、DM3xx等也都適合數(shù)字視頻服務(wù)器和錄像機(jī)等產(chǎn)品的應(yīng)用,。

    （4）恩智浦NXP目前有PNX1700、PNX1005用作DVR,、DVS,、NVR、混合DVR,、IPC（IP攝像機(jī)）的主機(jī)處理器或協(xié)處理器,。自2007年到現(xiàn)在，PNX1700被廣泛用作DVR/DVS/NVR等的SOC或協(xié)處理器,。PNX1700系列芯片適合于8×CIFMPEG4編碼,，也能提供高質(zhì)量的MPEG4視頻解碼和音頻解碼。它是基于DSP（采用TM5250內(nèi)核）的媒體處理器,，支持視頻壓縮,、視頻分析,、視頻改善等，提供靈活的外設(shè)硬件模塊,。新芯片PNX1005（采用TM3282DSP內(nèi)核）將支持8×CIFH.264壓縮或H.264720P壓縮,。NXP將會把更多功能納入考慮，例如：更多的視頻輸入,、PCIe,、SATA、千兆位以太網(wǎng),、多重編碼能力,、圖像/視頻預(yù)處理等。

    TI和NXP作為傳統(tǒng)DSP芯片廠商,，隨著監(jiān)控設(shè)備商向標(biāo)準(zhǔn)的H.264壓縮技術(shù)的逐漸靠攏,，在陸續(xù)推出了ASIC+CPU或DSP+CPU架構(gòu)的SOC芯片方案后，已經(jīng)將目標(biāo)投向純SOC芯片的研發(fā),，為DVR,、NVS、IpCamera量身定制SOC方案,。升邁和海思一直致力于SOC芯片的研發(fā)和推廣,，為SOC芯片引入視頻監(jiān)控領(lǐng)域已做出了很大貢獻(xiàn)，并已經(jīng)取得了很大的成績,。

    SOC芯片的發(fā)展趨勢將表現(xiàn)在主控CPU的升級換代,、視頻協(xié)處理器的能力增強(qiáng)、DSP資源完全同于增值應(yīng)用且同時支持定點和浮點運算,，還有更多的高性能外設(shè)接口被集成到單片中來,，如DVI、SATA,、PCIe等等,。

    下一代安防專用SOC芯片的發(fā)展已經(jīng)非常明晰：SOC芯片要設(shè)計具有D1/CIF雙碼流設(shè)計能力；能低成本組成1～16路D1DVR,；具有高清輸出系統(tǒng)（包括接口和輸出能力）,；具有固化標(biāo)準(zhǔn)H.264壓縮算法以降低壓縮成本；具有高清解碼能力,；具有高性能CPU等,。從SOC芯片的發(fā)展趨勢看來，“圍繞著用戶的體驗用最優(yōu)性價比的方式實現(xiàn)”是SOC芯片的重要發(fā)展軌跡,。

    4,、結(jié)束語

    由上看出，系統(tǒng)級芯片SOC已經(jīng)成為IC業(yè)界的焦點,其要求的性能越來越強(qiáng),，規(guī)模越來越大,。SOC技術(shù)在安防集成的應(yīng)用中將越來越廣，尤其安防視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化,、高清化,、智能化更是離不開它。顯然,，它的發(fā)展也將推動安防視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展,。

    需要指出的是，在SOC設(shè)計中,，仿真與驗證是SOC設(shè)計流程中最復(fù)雜,、最耗時的環(huán)節(jié)，約占整個芯片開發(fā)周期的50%～80%,，因而采用先進(jìn)的設(shè)計與仿真驗證方法將成為SOC設(shè)計成功的關(guān)鍵,。SOC技術(shù)的發(fā)展趨勢是基于SOC開發(fā)平臺,基于平臺的設(shè)計是一種可以達(dá)到最大程度系統(tǒng)重用的面向集成的設(shè)計方法，分享IP核開發(fā)與系統(tǒng)集成成果,，不斷重整價值鏈,，在關(guān)注面積、延遲,、功耗的基礎(chǔ)上,，還要向成品率、可靠性,、EMC,、成本、易用性等轉(zhuǎn)移,，使系統(tǒng)級集成能力快速地發(fā)展,。