在SoC中進行IP復用可獲得更高的生產力,但通常要經過多次的實驗和糾錯才能成功地將IP集成到SoC中。成功的IP復用并非簡單的錯誤修復過程。為了順利地集成IP,業界領袖和IP提供商應該解決相關的分析和驗證問題,從而保證將IP無縫地集成到SoC中。

專用集成電路(ASIC)行業是為了滿足低成本和快速上市時間的要求應運而生的,在過去的二十年內,這一行業經歷了各種新技術的升級并成功地將數千萬個邏輯門集成在一塊單芯片上。由于ASIC設計技能的增強,設計工程師可在單一芯片上集成更多的功能。然而,盡管業界目前已達到較高的系統級芯片制造水平,在設計能力、方法和工具上卻相對落后,這一點阻礙了芯片向更高的復雜度發展(圖)。

上世紀八十年代后期,ASIC公司推出各種專用標準產品(許可Sparc和MIPS等計算引擎就是其中的成功范例),由此構建相關的標準產品。IP業務隨之產生,并出現了設計復用這一概念。通過復用可增強設計生產力,而創建ASIC單元庫便是基礎工作的第一步。ASIC庫也是首批具有一定知識產權(IP)保護的技術之一。

新生的ASIC公司和系統公司均可設計帶有功能構建模塊和IP內核的芯片。為了滿足它們不斷增長的需求,不久,SoC行業也出現了。在SoC發展的早期階段,SoC設計包括一個計算引擎,它依據設計者原有經驗,采用不同的片上總線結構設計而成。因此,每次在新設計中使用自行設計的構建模塊或IP內核時,都必須與專用總線進行接口。SoC是ASIC方法的一個演進。

IP內核是作為ASIC總體技術的一部分而出現的,然而,要在ASIC中使用IP內核看來頗為困難。設計者為此必須重復許多相同步驟,就像多年來他們在客戶訂制產品中所做的那樣。

通過一些原始的方法可將IP內核集成到標準產品中,或者可采用某種方法簡化這一工序。另一方面,由于需要將各種IP內核快速地置入不同的SoC ASIC中,因此在SoC或IP-ASIC設計中使用和復用IP時的方法也就更為精密細致。

為了支持IP復用,IP組織必須建立一個系統,為每種特殊的IP模塊提供應用級專門技術。包括滿足寄存器傳輸級(RTL)、兼容、綜合和各種后端要求,并解決其它客戶在設計應用中面臨的問題。客戶由于沒有足夠的時間或資源來深入了解產品設計過程中所需的各種IP,從而為廠商必須提供相關的專門技術提供了機會。

為了滿足客戶的上市時間要求,廠商需要獲得有關復雜IP內核的各項功能和應用的所有資料。例如,當客戶想在設計中采用USB 2.0 輸入/輸出管線時,他們希望不花時間學習有關USB 2.0的標準協議,而是由IP供應商解決在系統測試中出現的內核測試和驗證等問題,并提供總線接口和內核專用DMA引擎所需的設計和驗證服務。

這一例子表明,成功的IP復用并不僅僅是簡單的錯誤修補過程。它需要成套的經驗和技能,才能創造一個IP無縫復用環境。使用IP進行SoC設計的領先廠商必須建立起富有經驗的設計和應用隊伍,并配備成熟的設計自動化工具。

正是以上這些資源將ASIC公司和原始IP提供商(如果IP是由第三方提供的,則是授權者)聯系在一起。它涉及到IP規范、應用、性能和兼容性的方方面面。對首次使用新型或特殊IP的領先公司而言,只有經歷了一系列的試驗和糾錯,才能將IP集成到SoC中。

在驗證和集成新的IP內核時,擁有相關資源來實施一個可行性方案也十分重要。例如,即使過去用過處理器專用緩存子系統或10G以太網媒體接入控制器等IP,如果不了解這些器件,便會妨礙芯片的設計和驗證,并極大地拖延進度。

業界必須為IP產品提供各種實施方法。富士通的方法包括問題分析和驗證過程,由熟悉某種專用IP內核的工程師迅速追蹤問題并提供解決方案。由于某些IP還是新產品,不夠成熟而且缺乏現場數據,因此它的質量會有所差異。IP測試工具的質量也會影響IP質量。除此之外,如果驗證方法不夠精深或強大也會造成設計錯誤。

IP的授權者也應盡其所能。他們必須明白自己的責任所在,并精心選拔那些熟悉IP并能管理相關業務的工程師組建成技術隊伍。

為了成功地復用IP,開發商必須處理好SoC或IP-ASIC設計中的技術和流程問題。如果沒有處理好這些問題,可能會浪費資源,且影響到客戶與廠商的合作關系。

受其開發任務和商業模式的限制,EDA公司只能專注于設計自動化工具。技術問題應該交由SoC或IP-ASIC服務提供商來處理。隨著設計的復雜度越來越大,對IP復用的需求也會越來越大。只有相關的支持機構相互團結起來(表),才能促成SoC或IP-ASIC設計中的無縫集成。

作者:Ray Abrishami

高級總監

富士通微電子美國公司