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随着半导体工艺技术的不断发展和多媒体算法的不断深入研究,在单片芯片上集成原来分离的媒体处理器芯片,构造多媒体系统集成芯片,已成为多媒体处理系统的发展趋势。本文介绍由浙江大学信息与电子工程学系SoC R&D小组开发的具有自主知识产权的多媒体系统集成芯片——MediaSoC系列的实现以及验证流程。MediaSoC包含了两个可编程的处理器内核:RISC结构的处理器核RISC3200和RISC/DSP结构的处理器核MediaDSP3200。基于多媒体的应用,MediaSoC还集成了其他一些ASIC模块,例如视频编码模块、存储器控制单元、DMA控制器以及其他接口单元。该芯片采用0.18μm的制造工艺并一次流片成功。测试结果表明,MediaSoC能够广泛应用于多媒体应用领域,包括信号处理、音视频解码、图像处理领域等等。 正是由于多媒体系统芯片结构的复杂以及采用了先进的半导体制造工艺,给芯片的实现和验证带来了困难。本文以多媒体系统芯片MediaSoC为例,作为其部分研究成果,着重讨论了多媒体系统集成芯片中的综合、物理实现和软件验证的问题。具体的内容以及研究工作包括: 综合作为逻辑设计和物理实现之间的桥梁,在现代集成电路设计中发挥了越来越重要的作用。本文针对MediaSoC双核的结构特点,讨论了其有利于综合的结构设计,重点是顶层与核心模块的结构划分。另外由于传统的逻辑综合在现代芯片设计中存在局限性,MediaSoC采用了基于物理综合的综合流程,把逻辑综合与物理综合紧密结合起来,并且在不同的综合阶段采用了不同的综合策略。 为了避免在物理设计的后期才发现问题所导致大的反复,本文在物理设计的前期首先构造物理原型,把物理可实现性的验证过程压缩到几个小时以内,从而快速验证设计的物理可实现性,这有利于评估多个设计方案并提出切实可行的实现方法。此外,本文还研究了MediaSoC物理实现中的几个关键技术:包括物理模块的规划、电源网络设计、时钟网络设计以及时序问题。以上几个问题的成功解决,确保了MediaSoC物理实现的顺利完成。 对MediaSoC的软件验证作了研究。在动态验证过程中,采用了单元模块验证和系统级验证的层次化验证策略。在静态验证过程中,提出了渐进式验证、层次化验证和扁平化验证相结合、静态验证与动态仿真协同验证这三大静态验证原则。MediaSoC的软件验证不但检验了设计的功能与性能,通过验证分析,还对设计的优化提出了改进意见,把验证和设计这两大部分内容紧密结合起来。