1.2 微电子与SoC技术

🔴 高频考点，IP核分类是填空题必考

SoC是什么？

通俗解释：SoC（System on Chip，片上系统）就是把整台电脑所需的零件都塞进一块芯片里。

想象一下普通台式机：CPU、内存、硬盘控制器、网卡是分开的几块板子。SoC就是把这些全部做到一块芯片里，体积更小、功耗更低。

SoC的两大类别

类别	说明	例子
通用SoC	可以做多种应用	三星 S3C2410/S3C2440
专用SoC	专门为某个产品设计	苹果iPhone的A系列芯片

必考选择题

问：关于SoC的叙述，错误的是？

A）SoC芯片中只有一个CPU或DSP ← 这是错误的！ SoC可以有多个核心
B）可分为通用SoC和专用SoC ← 正确
C）苹果iPhone使用专用SoC ← 正确
D）三星S3C2410属于通用SoC ← 正确

答：A

IP核 — 必考填空题

填空题必考，背下来！

IP核（Intellectual Property Core）= 可以复用的电路模块

按照IC设计文件类型，IP核分三种：

类型	中文	特点
Hard Core（硬核）	固定版图	性能最好，不可修改，直接用
Firm Core（固核）	网表	介于中间，部分可定制
Soft Core（软核）	RTL代码	最灵活，可修改，但需综合

填空格式：IP核通常分为三种：硬核、固核和软核。

集成电路发展 — 了解即可

SSI → MSI → LSI → VLSI → ULSI（规模从小到超大）
当前主流工艺已到达纳米级（如台积电3nm工艺）

知识点速记卡

SoC特点：
  ✅ 一块芯片 = CPU + 存储器 + 外设接口
  ✅ 可以有多个CPU/DSP（不只一个！）
  ✅ 分通用和专用两类
  ✅ 设计时大量使用IP核复用

IP核三分类：
  硬核（Hard） → 性能强，不能改
  固核（Firm） → 中间层，能部分定制
  软核（Soft） → 最灵活，可以完全定制

真题演练

以下是NCRE三级嵌入式真题中与本节相关的典型考题：

1. 嵌入式系统使用的片上系统英文缩写名为SoC，下面关于SoC叙述中错误的是（）。

A）SoC也称为系统级芯片，它是电子设计自动化水平的提高和集成电路制造技术飞速发展的产物
B）SoC芯片中既包含数字电路，也可以包含模拟电路，甚至还能包含数字/模拟混合电路和射频电路
C）SoC将嵌入式系统的几乎全部功能都集成在一块芯片中，单个芯片就能实现数据的采集、转换、存储、处理和I/O等多种功能
D）SoC的设计制造难度很大，目前还没有得到广泛使用

答案解析

答：D 目前大多数32位的嵌入式处理芯片均为SoC，智能手机、平板电脑等都广泛采用SoC，它已经成为集成电路设计的主流发展趋势，"还没有得到广泛使用"的说法是错误的。

2. SoC芯片中可以包含数字电路、模拟电路及数字/模拟混合电路，但不含射频电路。这个说法正确吗？

A）SoC芯片中可以包含数字电路、模拟电路及数字/模拟混合电路，但不含射频电路
B）SoC单个芯片就能实现数据的采集、转换、存储、处理和I/O等多种功能
C）SoC有通用SoC芯片和专用SoC芯片之分
D）专用SoC芯片按其制作工艺分为定制芯片和现场可编程芯片两类

答案解析

答：A（错误选项） SoC芯片中既包含数字电路，也可以包含模拟电路，甚至还能包含数字/模拟混合电路和射频电路。选项A说"不含射频电路"是错误的。

3. 集成电路制造技术是嵌入式系统发展的重要基础，下面关于集成电路技术发展的叙述中，错误的是（）。

A）目前已经可以将数字电路、模拟电路和射频电路等集成在同一芯片上
B）当前最复杂的CPU芯片所集成的晶体管数目已多达10亿个
C）当前速度最快的CPU芯片时钟频率已经高达10GHz
D）微机电系统（MEMS）在芯片上融合了光、机、电等多种不同类型的构件

答案解析

答：C 当前速度最快的CPU还未达到10GHz的工作频率。虽然主频不断提高，但受功耗和散热等物理限制，单核CPU频率一般在5GHz以内。

4. 【填空题】IP核是开发SoC的重要保证，IP核的复用可以减少SoC研发成本，缩短研发时间。以CPU为例，目前采用_公司的_内核占所有32位嵌入式处理芯片的90%左右，已经成为32位嵌入式CPU事实上的标准。

答案

答：ARM；ARM ARM公司专门从事RISC处理器内核设计，其ARM内核以IP核授权的方式被各芯片厂商广泛采用，占据了32位嵌入式处理器市场约90%的份额。