芯片

<strong>元器件选型基本原则：</strong>

1）普遍性原则：所选的元器件要是被广泛使用验证过的，尽量少使用冷门、偏门芯片，减少开发风险。

2）高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，降低成本。

3）采购方便原则：尽量选择容易买到、供货周期短的元器件。

4）持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件。

5）可替代原则：尽量选择pin to pin兼容芯片品牌比较多的元器件。

6）向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件。

7）资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚。

芯片的选型过程是对各个维度考量的折衷。

自从上世纪七十年代MCU诞生以来，芯片的破解技术与防止芯片被破解方案就在不断在上演着“道高一尺，魔高一丈”，一山更比一山高的追逐。

本文将单片机在安全保护方面的发展历程与大家分享。并在文章的最后，总结了现阶段安全级别最高的智能卡芯片的优点及其缺点。

作者：武者

<font color="#0000C6" size="4"><a href="http://mcu.eetrend.com/files/2018-03/wen_zhang_/100010626-37130-mcuxinp…《MCU芯片加密历程》</a></font>

<strong>一.封装是什么?</strong>

封装，就是指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处，以便与其它器件连接，封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。它不仅起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用，而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上，这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接，从而实现内部芯片与外部电路的连接。因为芯片必须与外界隔离，以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下 降。另一方面，封装后的芯片也更便于安装和运输。由于封装技术的好坏还直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB(印制电路板)的设计和制造，因此它是至关重要的。

衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比，这个比值越接近1越好。

<strong>二.封装时主要考虑的因素</strong>

1、 芯片面积与封装面积之比为提高封装效率，尽量接近1：1;
2、 引脚要尽量短以减少延迟，引脚间的距离尽量远，以保证互不干扰，提高性能;
3、 基于散热的要求，封装越薄越好。

<strong>三. 封装大致经过了如下发展进程</strong>

随着信息技术的发展，信息的载体-芯片的使用也越来越多了，随之而来的芯片安全性的要求也越来越高了，各个芯片厂商对芯片保密性要求越来越高，芯片的加密，保证了芯片中的信息的安全性。经常有客户打电话过来问，这个芯片加密了还能不能用啊。本文通过对芯片的加密的介绍来看看不同的Flash，MCU以及DSP加密的效果。

<strong>一、Flash类型芯片的加密</strong>

Flash类芯片（包括SPI FLASH ,并行FLASH，NAND FLASH等）加密后一般情况下都是禁止“写”以及“擦除”操作，通过状态寄存器写入加密信息，如果该芯片已经加密，则进行编程操作时，编程虽然能成功，但是客户的代码实际上是没有写入到芯片的。

以SPI Flash中的MXIC厂商的芯片为列，下图为其在SmartPRO系列编程器加密设置界面。

<font color="#FD8900"> - 可编程模块化解决方案简化新智能电表、智能电网硬件、智能路灯、家庭控制器和工业控制器的设计和部署</font>

2017年10月9日 – 意法半导体（STMicroelectronics，简称ST；纽约证券交易所代码：STM）推动全球电能使用和管理智能化浪潮，推出新的模块化电力线通信(PLC)调制解调器芯片组。新芯片组让设备厂商能够灵活地设计电表、智能电网节点、路灯、家庭控制器、工业控制器，目前这款新产品被三家世界一流的智能电表厂商用于设计新的解决方案。

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-10/wen_zhang_/100008271-27551-337588…; alt="ST电力线通信芯片组解决方案，为新智能电力基础设施的推出铺平道路"></center>

本文介绍了一种共享高速存储器模块的设计。该高速存储器能够实现多核处理器间的数据交换，同时占用较小的电路面积。相比传统的多核处理器数据交换方式，本设计可以更好地提升系统性能。是一种有市场竞争力的电路设计结构;

<strong>1. 共享缓存结构设计</strong>

1.1 总体考虑

在多核 CPU中共享高速缓存主要负责缓存多个处理器核的数据，处理访问这些数据的缺失请求并向 DRAM 控制器发送请求以获得 DRAM 返回的数据。共享高速缓存通过交叉开关总线与各个处理器核互连，通过交叉开关总线转发通信数据包进行数据通信。共享高速缓存分为四个缓存组，每个缓存组采用组相联地址映射。每个处理核心都可以发送数据包到任意一个缓存组，同数据包也可以反方向发送从任意一个缓存组到任意一个处理核心。

共享缓存采用四路组相联映射，将缓存分1024 组。缓存块的物理地址分为3部分，包括标签块、索引块以及块内偏移。索引部分用于确定缓存块所在的组。通过比较物理地址的标签块和所选中组内的四路标签，可以确定访问的命中或者缺失。在命中时，比较的结果作为路选择向量发往数据阵列。缓存通过路选择向量和组选择向量确定

1.2 缓存一致性

单片机(MCU)一般都有内部EEPROM/FLASH供用户存放程序和工作数据。什么叫单片机解密呢?如果要非法读出里的程式，就必需解开这个密码才能读出来，这个过程通常称为单片机解密或芯片加密。

为了防止未经授权访问或拷贝单片机的机内程序，大部分单片机都带有加密锁定位或者加密字节，以保护片内程序;如果在编程时加密锁定位被使能(锁定)，就无法用普通编程器直接读取单片机内的程序，单片机攻击者借助专用设备或者自制设备，利用单片机芯片设计上的漏洞或软件缺陷，通过多种技术手段，就可以从芯片中提取关键信息，获取单片机内程序这就叫单片机解密。大部分单片机程式写进单片机后，工程师们为了防止他人非法盗用，所以给加密，以防他人读出里面的程式。

<center><img src="http://mcu.eetrend.com/files/2017-04/wen_zhang_/100005832-18083-1.png&q…; alt="" width="600"></center>

相比MCU+模拟的分立解决方案，物联网设备采用定制化SoC设计可以降低BoM和功耗，增加功能和可靠性。过去，像ARM这样的厂商，不管芯片有没有生产、销售，都会先收取一笔授权费，因而对于初创企业来说，想要开发基于Cortex-M0内核的SoC基本是不可能的。而现在，事情变得简单多了。

在这个物联网的时代，万事万物都被赋予智能，即使是最简单的产品也不例外。随着量的增加，厂商们更希望采用定制化的SoC来设计产品，其原因是定制化的SoC可有效降低系统BoM和功耗，并增加功能和可靠性。

根据IMEC IC-link统计，定制化SoC的年复合增长率为15%。那么问题来了，定制化SoC是在哪些领域实现了增长？定制自己的SoC成本和优势又如何？

驱动这波定制化SoC增长的主要有三股力量：传感器和混合信号公司，推出集成化的IoT解决方案；初创公司推出创新的解决方案；以及OEM厂商，以期通过SoC定制降低成本和功耗并实现差异化。

有数据显示，相比MCU+模拟器件的分立式解决方案，定制化SoC可以降低90%的BoM，降低85%的PCB面积并实现差异化。通过将分立器件集成到单个SoC当中，还可以降低器件停产的风险。此外，采用SoC的产品还可以更容易地通过性能试验。

电子封装就是安装集成电路内置芯片外用的管壳，起着安放固定密封，保护集成电路内置芯片，增强环境适应的能力，并且集成电路芯片上的铆点也就是接点，是焊接到封装管壳的引脚上的。

(此视频为哈工大制作出品，特别感谢！)
来源：中国半导体论坛

研究机构IC Insights周二公布2016全球前二十大芯片厂预估营收排名，其中美国有八家半导体厂入榜，日本、欧洲与台湾各有三家，韩国则有两家挤进榜。联发科跟随OPPO、vivo等手机厂商快速成长，今年营收估计将达 86.1 亿美元，年成长 29%。若除去三大纯晶圆代工厂，中国最大的半导体公司华为海思将以37.62亿美元的营收排名第19。

英特尔今年预估营收将来到563.13亿美元，较去年成长8%，依旧稳居半导体业龙头。排名第二的三星，营收预估成长4%至435.35亿美元，与英特尔的差距拉大至29.4%。晶圆代工厂台积电预估营收将成长11%，成为293.24亿美元，居第三名，成长幅度为前五大厂之首。

高通、博通分居第四与第五名，预估营收分别年减4%与年增1%。 整个来看，今年前20大厂仅有五家营收成长幅度来到两位数。除了台积电之外，还有第9名东芝成长16%、第11名（原第13名）联发科成长29%、第14名苹果成长17%、第16名NVIDIA成长35%。