向五位知識淵博的人詢問片上系統(SOC)對他們意味著什么，你可能會得到五個不同的答案。我的定義包括帶有某種處理器的高密度邏輯，以及硅芯片上的模擬/混合信號，存儲器和通信模塊。模擬片上功能非常重要，因為芯片需要在基本上模擬的世界中運行。然而，我最近意識到我的SOC定義有些短視，因為它來自以電子為中心的觀點。我現在相信真正的SOC設計不僅包含電子功能。

VLSI的復雜性是大學，工業和政府資助的開發項目，包括光學在內的許多其他技術學科，微機電系統(MEMS)和微流體。來自這些技術領域的一些研究和新興產品確實非常了不起。最先進的MEMS設計包括用于保護敏感計算機網絡的毫米級組合鎖和具有人發直徑和10微米寬齒的齒輪的微型電機。加速度計，運動傳感器和圖像投影子系統是許多產品已經包含的MEMS器件的示例。微流體技術是開發片上實驗室(LOC)的主要推動力。這些芯片結合了毛發大小的毛細管中的流體流動，敏感的電子流體控制，溫度控制，高靈敏度模擬測量和復雜的數據管理。開發人員正在瞄準LOC設計，這可以將桌面系統減少到手持設備，并加速許多化學和生物技術分析，以實現DNA分析和植入式藥物分配系統等任務。電光學研究正在研究如何提高從芯片到外部世界的通信速度，并最終提高片上時鐘和數據流速。然而，伴隨著多域SOC所帶來的好處，開發這些芯片所需的許多困難的設計任務都需要。

首先，最重要的是將各種同構子系統集成到異構芯片中。生物技術現在處于微流體/微電子集成的最前沿，一些產品的原型預計將在年底前完成。然而，仍有許多工作要證明這種子系統集成在經濟上是可行的，特別是在日益以消費者為導向的市場中。與集成問題緊密結合的是需要良好的異構設計工具，設計人員可以使用它們來同時模擬多域子系統。確實存在一些用于此任務的工具，但它們尚未針對一般多域SOC設計進行優化。最后，存在將軟件集成到包含大量不同技術子系統的芯片上的問題。由于SOC設計的嵌入式軟件問題令人生畏，多域SOC軟件開發的復雜性可能要高出一個數量級。

對于像您這樣的工程師來說，這些問題代表了未來的挑戰和機遇。 SOC要求設計工程師將他們的才能擴展到傳統的硅設計之外。今天的SOC設計人員經常使用多種設計技術來開發下一個硅邏輯和物理，軟件和硬件以及模擬和數字系統，僅舉幾例。明天的多域SOC將把芯片設計挑戰從電氣系統擴展到流體，機械，熱和光學技術。在這些芯片上工作的工程師無疑需要多學科的工程專業知識才能設計出這些“超級”的SOC。