MCU变了

从历史上看，MCU 服务于相对有限的目标，例如汽车发动机和家用电器中的控制单元。其架构相对简单：8 位处理器、内存、外设、定时器、计数器。一个发起者，几个目标，通过交叉开关互连（crossbar switch interconnect）即可轻松满足。设计支持团队通常会为这种互连构建自己的生成器。少数团队甚至构建了自己的 NoC 生成器来处理更复杂的系统互连。

现在，即使是传统的内部发电机也面临压力，部分原因是竞争和监管要求，部分原因是为了满足可扩展性的期望。人工智能无处不在，在 MCU 中和在其他地方一样支持智能传感。智能家居、汽车、城市、工厂的自动化需求都需要具有通信支持的智能 MCU。许多还必须优先考虑安全性和保障性，所有这些都在非常有限的成本和单位电力需求下进行。计划部署数千台设备的城市和工厂希望单价最多在几美元左右，维护成本甚至更低。

MCU 正在不断成长以满足这些需求；现在，很难说清楚 MCU 在哪里结束，SoC 在哪里开始。据Arteris 产品管理和营销副总裁 Andy Nightingale称，MCU 的范围远远超出了 SoC，从复杂设备一直到简单设备。简单 MCU 在成本比添加功能更重要的地方仍有用处（例如简单的玩具或基本的家用恒温器），但无论这个断点在哪里，都必须在片上支持更多功能，而这必然需要 NoC 连接。

是什么促使了这种 MCU 系列中较简单的部分发生改变？部分原因是降低功耗。即使没有流量，网络也会消耗电力，当专注于最小化端点 IP 中的功耗时，这一事实很容易被忽视。除非您使用支持网络内功率域切换和 DVFS 的NoC网络，否则仅此功率组件就可能是一个重要的开销。

安全标准已成为另一个驱动因素。如果 MCU 进入任何安全关键型应用（汽车、飞机、工业机器人等），您必须证明其符合适用标准，网络和端点 IP 也必须符合这些标准。Arteris 已经针对汽车应用的 ASIL B 和 ASIL D 做好了准备工作。

在更高复杂度的情况下，许多要求使得 NoC 在 SoC 设计中必不可少，而 MCU 设计也同样如此。在使用传统和第三方 IP 的设计中，支持多种协议（AXI、ACE-lite、ACE、CHI、APB 等）是不可避免的，并且只有通过 NoC 提供的分组化，才能为具有多个发起者和目标的系统提供可接受的性能。

AI 加速器、多核处理器以及性能正在推动新的网络拓扑：网状、树状、Clos，在某些情况下甚至是交叉开关，这要求具有良好记录的 NoC 生成器能够证明支持这一范围。与此同时，网络标准也在不断发展。在调试和参数建模中，对 ATB 128 位跟踪和现在的 DVM 8.1 的支持已变得至关重要。AMBA 5 现在支持“存储”以提高内存利用率、延迟和带宽，这里也需要 NoC 生成器的支持。只有不断跟踪这些新需求的网络才能保证实现高端目标。

对于实施，现在很明显，复杂的 NoC 设计必须从一开始就具备物理和架构意识。总线宽度和序列化选项可以根据粗略的布局规划概念进行早期优化，然后根据实际的布局规划进行微调，以最佳地优化面积/性能权衡。正如逻辑/物理协同设计多年前出现在块设计的物理综合中一样，现在同样的需求在完整系统设计中已变得不可避免。

正如一些重用专家所说，没有一个设计是孤岛。我们今天构建的东西也必须考虑到明天更大或重新设计的设计计划。或者重用可能会朝着相反的方向发展。汽车 OEM 可能会首先为汽车系列的高端设计一个系统，并打算在未来在低端车型中部署相同的系统或降级版本。为了支持这些目标，有必要规划一个设计基础设施，它可以无缝地从低端 MCU 跨越到高端 MCU 再到 SoC，而无需重新设计基本的网络。

凭借基于 NoC 的网络固有灵活性和物理感知设计，Arteris 网络可以轻松跨越这一范围（因为它们已广泛部署在高端 SoC 设计流程中）。分层 NoC 已经像分层交叉开关一样普遍，因此重用方法也已得到充分验证。很明显，NoC 架构是实现可扩展性的必由之路。

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来 源 | 半导体行业观察编译自semiwiki

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