隨著大數(shù)據(jù)AI處理和智能交互需求的提升，部分設(shè)備智能化升級過程中，原MCU方案將被SoC代替，或者SoC與MCU配合使用，其中SoC運算處理數(shù)據(jù)，MCU負責收集數(shù)據(jù)與簡單控制。

市場規(guī)模和結(jié)構(gòu)：2017年全球SoC市場規(guī)模為1318.3億美元，預計2023年增長到2072.1億美元，復合年增長率為8.3%。

什么是SoC

SoC（Systemon Chip）即片上系統(tǒng)，是智能設(shè)備的大腦，是將系統(tǒng)關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上，可以實現(xiàn)完整系統(tǒng)功能的芯片電路。可具有MPU、數(shù)字信號處理器(DSP)和/或圖形處理單元(GPU)的組合，用于執(zhí)行快速算法計算，以及用于驅(qū)動顯示器和HDMI或其他音頻/視頻輸入/輸出技術(shù)。

20世紀90年代后期，隨著半導體加工技術(shù)跨入深亞微米時代，可提供晶體管門電路在百萬以上的設(shè)計和加工能力，使SOC的概念有了實現(xiàn)的可能。

作為ASIC (Application Specific IC) 設(shè)計方法學中的新技術(shù)，SOC始于20世紀90年代中期。

1994年Motorola公司發(fā)布的FlexCore系統(tǒng)(用來制作基于68000和PowerPC的定制微處理器)和1995年LSI Logic公司為SONY公司設(shè)計的SOC，是基于IP(Intellectual Property)核完成SOC設(shè)計的最早報道。由于SOC可以充分利用已有的設(shè)計積累，顯著地提高ASIC的設(shè)計能力，因此發(fā)展非常迅速。

相較于獨立器件，SoC在性能、成本、功耗、可靠性以及生命周期與適用范圍各方面都有明顯的優(yōu)勢。

▲ Raspberry Pi 4 Model B

▲ AMD Am286ZX/LX, SoC 基于 Intel 80286

進入21世紀，標志著ASIC設(shè)計時代結(jié)束，嶄新的SOC時代的到來。

為了適應(yīng)科技發(fā)展和市場競爭的需要，系統(tǒng)設(shè)計者不斷尋求更短的上市時間，更高的性能和更低的成本，所有這些都是推動SOC需求的主要因素。世界SOC市場1998年只有57億美元，而到2003年已經(jīng)達到了265億美元，市場保持36％的年增長率。

作為IC設(shè)計技術(shù)和未來市場的走向，SOC也逐漸受到了國內(nèi)IC行業(yè)的重視。SoC的技術(shù)發(fā)展趨勢將是SoC、MEMS和SiP這三者技術(shù)融合。

國內(nèi)SoC公司以及和國際對比

正如大家所見，芯片是世界上最難掌握的核心技術(shù)之一，也是衡量一個國家科技實力的重要標準之一。雖然我們知道，芯片其實就是沙子做成的。但我們更應(yīng)該知道，從一顆沙子到一顆芯片，經(jīng)歷的每一個步驟都非常不易。

從整體上來說，芯片的研發(fā)和制造包括IC設(shè)計、IC制造和IC封測三大環(huán)節(jié)。這三個大環(huán)節(jié)里面，又包括了很多小環(huán)節(jié)。例如，像硅片制造，就包括了100多道工序。

▲ 芯片制造的大致流程

芯片行業(yè)的企業(yè)分為兩種模式，分別是IDM模式和Fabless模式。IDM模式，就是芯片的設(shè)計、生產(chǎn)、封裝和檢測都是自己做。Fabless模式，就是無晶圓廠的芯片設(shè)計企業(yè)，專注于芯片的設(shè)計研發(fā)和銷售。而實物產(chǎn)品的晶圓制造、封裝測試等環(huán)節(jié)，外包給代工廠（稱為Foundry）完成。放眼全球，只有英特爾、三星、TI（德州儀器）等極少數(shù)幾家企業(yè)能夠獨立完成設(shè)計、制造和封測所有工序。大部分芯片企業(yè)，選擇的是當一個Fabless，也就是專門從事芯片設(shè)計。例如華為、MediaTek、高通，都是Fabless。而負責代工生產(chǎn)的Foundry，主要有TSMC（臺積電）、格羅方德、聯(lián)華電子等企業(yè)。

中國目前沒有IDM模式的企業(yè)，我們主要走的是Fabless模式。也就是說，我們有很多的Fabless（芯片設(shè)計企業(yè)），也有很多的Foundry（晶圓制造企業(yè)、封裝測試企業(yè)）。這些企業(yè)很多都在全球排名前列。

就拿現(xiàn)在最火的5G終端芯片來說吧。全球有能力推出產(chǎn)品的，一共只有5家企業(yè)，其中有3家是中國的，分別是華為海思、MediaTek和紫光展銳（三家都是Fabless）。另外2家是高通和三星。

世界上最厲害的幾家Foundry代工廠中，臺積電和聯(lián)華電子就是中國的。中國大陸的中芯國際，也有一定的實力。據(jù)國際半導體設(shè)備材料產(chǎn)業(yè)協(xié)會（SEMI）公布的數(shù)據(jù)顯示，到2020年，全球?qū)⑿陆?2座晶圓廠，其中26座將落戶中國，占比高達42%。

不過我們還是應(yīng)該清楚認識到我們和國外半導體名企之間的差距。根據(jù)知名咨詢機構(gòu)Gartner發(fā)布的2018年全球半導體營收25強榜單（不包括Foundry），只有MediaTek和華為海思名列其中。

眾所周知，芯片產(chǎn)業(yè)一直以來都遵循著摩爾定律的節(jié)奏快速發(fā)展，工藝制程從微米到納米，再從90納米、65納米一直發(fā)展到現(xiàn)在的10納米、7納米、5納米。對芯片企業(yè)來說，不管是Foundry還是Fabless，從來都沒有停下來歇口氣的機會。

曾經(jīng)有人總結(jié)了做芯片的四大成功要素，相信很多人也都聽說過，那就是——砸錢、砸人、砸時間，看運氣。

2018年芯片禁運事件爆發(fā)之后，很多公司動輒信誓旦旦地說自己要拿幾十億搞芯片，好像很有魄力很有決心的樣子。其實別說幾十億，就算幾百億，對芯片產(chǎn)業(yè)投資來說，也并不算多。目前隨便一款28nm芯片的研發(fā)設(shè)計，都是好幾億起步。就像華為的麒麟980，研發(fā)費用就達到了3億美元。一條28nm工藝集成電路生產(chǎn)線的投資額就更驚人了，約50億美元。

再舉個例子，1997年成立的MediaTek，一直都從事芯片的研發(fā)。近三年來，每年的研發(fā)投入都在550億新臺幣（約125億人民幣）以上。過去的16年里，研發(fā)投入達150億美元以上。尤其是這兩年，因為加大了5G方面的研究，MediaTek的研發(fā)費用占總營收比重達到了驚人的24%。

▲ 數(shù)據(jù)來自企業(yè)歷年財報

搞芯片，還離不開大量的芯片技術(shù)人才，這也不是簡單花錢就能很快“買”來的。根據(jù)《中國集成電路產(chǎn)業(yè)人才白皮書（2017-2018）》顯示，到2020年前后，我國集成電路行業(yè)人才需求規(guī)模約72萬人，現(xiàn)有人才存量只有40萬，缺口將達32萬。

如果想要研發(fā)人才，企業(yè)必須認真做好選拔、培養(yǎng)和磨合，努力建設(shè)完善人才梯隊。目前芯片企業(yè)在這方面都投入巨大，聯(lián)發(fā)科技16000名員工中，有9000人是研發(fā)，由此可見芯片產(chǎn)業(yè)對人才的重度依賴。

搞芯片就是逆水行舟，不進則退。企業(yè)需要不停地投入資源，不斷更新?lián)Q代，才能避免自己在激烈的追逐中落后。如果落后，就意味著淘汰出局。

發(fā)展如何

隨著AI和IoT的發(fā)展與融合，MCU的設(shè)計也更加復雜，逐漸從傳統(tǒng)單一功能的微控制器轉(zhuǎn)向集成更多功能特性、計算性能更強的系統(tǒng)級芯片（SoC）。

因為目前國家非常重視國產(chǎn)MCU的發(fā)展，出臺了許多對行業(yè)有力的政策，而且由于目前行業(yè)人才空缺巨大，很多地方都出現(xiàn)無人可用的情況，更多公司都愿意給出更高的薪酬來吸引人才。行業(yè)內(nèi)SoC設(shè)計工程師平均月薪為31.5k，30k-50k占比為60.1%。部分公司甚至提出60k-90k的高薪。

但時來易失，赴機在速。

大家對SoC/MCU設(shè)計領(lǐng)域感興趣，想要進入這個行業(yè)話就要快點抓住現(xiàn)在這個機會了哦。別著急，這邊為你們了解到一門來自移知教育的高品質(zhì)的在線課程《SoC設(shè)計入門——Arm Cortex-M3 MCU實戰(zhàn)》，感興趣的同學快快了解一下吧。

SoC芯片無處不在，小到家電控制的MCU，大到手機芯片，我們都會接觸到。如今大部分芯片設(shè)計公司都在開發(fā)SoC芯片，因此掌握SoC設(shè)計技術(shù)是芯片前端工程師的一個必備技能。