在ic设计中,ip内核复用可以有效地缩短产品开发周期并降低成本,然而目前整个ip产业尚不成熟,行业规范和交流渠道的缺乏限制了ip产业的发展。本文介绍了ip内核的应用现状以及当前ip产业的几个主要组织及相关的工作情况,了解当前国际ip产业现状将有助于中国ip产业的健康发展。
ip内核是满足特定规范,并能在设计中复用的功能模块。根据功能不同,内核可进行参数化,也可不进行,但内核供应商必须提供相关的文档以及内核功能验证方法。令人遗憾的是,目前还没有业界普遍接受的规范,不同公司的ip内核需要满足的规范也不尽相同,这是很难在设计中融合不同厂商所提供内核的一个主要原因。尽管不同的组织都提出了内核应满足的标准,但如果业界没有一个为大家所广泛接受的规范,ip内核集成的诸多问题仍难以避免。
ip内核的三种类型
ip内核可以在不同的硬件描述级实现,由此产生了三类ip内核:软核、固核和硬核。这种分类主要依据产品交付的方式,而这三种ip内核实现方法也各具特色。
软核通常以可综合的hdl提供,因此具有较高的灵活性,并与具体的实现工艺无关,其主要缺点是缺乏对时序、面积和功耗的预见性。由于软核是以源代码的形式提供,尽管源代码可以采用加密方法,但其知识产权保护问题不容忽视。硬核则以经过完全的布局布线的网表形式提供,这种硬核既具有可预见性,同时还可以针对特定工艺或购买商进行功耗和尺寸上的优化。尽管硬核由于缺乏灵活性而可移植性差,但由于无须提供寄存器转移级(rtl)文件,因而更易于实现ip保护。
固核则是软核和硬核的折衷。大多数应用于fpga的ip内核均为软核,软核有助于用户调节参数并增强可复用性。软核通常以加密形式提供,这样实际的rtl对用户是不可见的,但布局和布线灵活。在这些加密的软核中,如果对内核进行了参数化,那么用户就可通过头文件或图形用户接口(gui)方便地对参数进行操作。对于那些对时序要求严格的内核(如pci接口内核),可预布线特定信号或分配特定的布线资源,以满足时序要求。这些内核可归类为固核,由于内核是预先设计的代码模块,因此这有可能影响包含该内核的整体设计。由于内核的建立(setup)、保持时间和握手信号都可能是固定的,因此其它电路的设计时都必须考虑与该内核进行正确地接口。如果内核具有固定布局或部分固定的布局,那么这还将影响其它电路的布局。
ip内核产业的三类主体
对ip内核产业感兴趣的人可分为3类;第三方ip供应商、第三方ip用户和专属的ip设计人员和用户。第三方ip供应商是那些只对内核开发感兴趣并以此作为最终产品销售或附属硅产品的公司,这些公司并不关心如何将内核产品与整体产品设计进行接口。
第三方ip用户为那些开展大型设计项目的公司服务的企业,他们希望通过利用来自外部的内核加速产品的上市时间。ip用户正致力于开发针对特定应用的产品,而对自己开发专用内核没有兴趣,因为自己重复利用这些内核的机会很小。最后,专属ip设计人员和用户则服务于那些针对特定市场进行大规模内部专用产品设计的公司。这些公司设计复用的机会很多,因为他们的设计主要针对某个特定市场。虽然这些公司在内部专用内核的设计中形成了设计复用理念,但也购买一些外部开发的内核,以作为内部开发产品的有益补充。
设计复用相关的组织
由于ip已成为芯片设计的一项重要内容,因此业界成立了不同的组织以推动设计复用标准的发展。他们的目标是开发一套业界标准,促进ip使用并简化外部ip与内部设计之间的接口。下面将介绍那些致力于标准开发的组织及其作用。
1.vsia协会
1996年9月虚拟接口联盟(vsia)成立,该联盟的成立是为了推动多个来源ip内核之间的“混合搭配”而制订开放标准,从而加速soc开发。该联盟的会员由业界各系统公司、半导体公司、ip公司和eda公司组成。
vsia希望通过发布开放的接口标准创建一个环境,这样vc就能以最少(甚至不需要)的胶合逻辑电路轻松地满足“虚拟接口”需求,而且是基于功能和物理层面的。vsia标准包括业界已有的标准、公开或专有的数据格式,目标是创建可交付使用的内核标准格式,这样内核就完全独立于各个用户的独特设计流程。
2.openmore
synopsys公司和mentorgraphics公司合作开展了著名的openmore(openmeasureofreuseexcellence)计划,这是建立在两家公司共同发起的“复用方法指南”(rmm)基础上的一项评估计划。openmore将ip内核设计定义为可视为完整soc设计一部分的独立设计。此外,rmm还定义软核为软宏(