软IP的调整和修复的灵活性仍然有限

   2022-09-23 工业品商城118
核心提示:过去需要多个芯片构建的计算系统,现在可以通过半导体集成工艺,由单个SoC芯片实现。但是,无论是由多个芯片组成的系统,还是由单个芯片实现的系统,系统中都包含了各种属性和功能电路。然而,随着对SoC的需求越来越大,内部设计越来越复杂,芯片公司很难完全靠自己完成SoC的设计。如果是完全自主设计,电路设计和验证的过

过去需要多个芯片构建的计算系统,现在可以通过半导体集成工艺,由单个SoC芯片实现。但是,无论是由多个芯片组成的系统,还是由单个芯片实现的系统,系统中都包含了各种属性和功能电路。然而,随着对SoC的需求越来越大,内部设计越来越复杂,芯片公司很难完全靠自己完成SoC的设计。如果是完全自主设计,电路设计和验证的过程需要时间。

为了更简单、更快速地完成SoC设计,半导体行业衍生出一种新的商业模式公司,称为IP提供商。ip提供商只专注于芯片中各功能电路的研发,将功能电路的设计成果授权给其他运营商,芯片量产后的技术授权费或版税成为IP提供商的主要收入来源。

然而,IP提供商并不是唯一可以授权芯片电源电路设计的提供商。半导体行业的其他运营商也提供类似的服务。包括集成器件制造商(IDM)、代工厂、无厂芯片公司、设计公司和电路设计自动化的EDA供应商等。唯一不同的是,IP提供商是特许经营,同时经营,而其他类型的运营商是同时经营。

事实上,硅知识产权的概念起源于代工。为了让单一客户的芯片电路设计尽快投入生产,代工厂商向客户提供经过各种验证的现成功能电路设计。当这种设计的累积数量足够多时,更高层次的硅知识产权产业就逐渐发展起来了。

知道IP可以简化和加快SoC设计。在当今的SoC中,大部分芯片都会使用一个或多个IP,其中控制器和处理器的IP是最基础和关键的。在每一个SoC设计之初,都要决定控制器/处理器架构,相当于SoC的核心设计,然后才能决定外围电源电路,最后才能完成SoC的整体设计。

因为对控制器/处理器的需求是最基本最普遍的,所以ARM(英国)和MIPS(美国)等公司在知识产权行业相当活跃,因为ARM和MIPS主要从事处理器的IP授权。如今的SoC大多直接使用ARM和MIPS厂商授权的处理器IP,很少有完全自主设计的SoC执行核心。

虽然IP可以加速SoC设计,但是有必要进一步了解IP级别。一般来说,IP可以分为软IP和硬IP两个层次。软IP是电路效率逻辑的设计,硬IP是除了电路效率逻辑之外,实际生产完成芯片之前的物理电路设计。

如果SoC运营商期望更高程度的IP电路设计的重新修改,或者更高程度的电路设计集成,他们必须选择软IP。相反,硬IP很难修改,集成度有限。而硬IP的设计完成度很高,已经完成了逻辑和实体的设计。相比软IP,只是完成了前期的功效逻辑。因此,就SoC整体设计的加速而言,硬IP优于软IP。(注2)

所以,为了追求高设计灵活性,必须选择软IP,但即使是软IP模式,设计灵活性也是有限的。就处理器IP而言,大部分处理器IP的处理架构已经固定,比如处理器中的寄存器数量、流水线顺序等。虽然在技术上仍然可以调整这些架构,但IP许可方通常不愿意甚至不允许这样做,因为调整架构会阻碍执行软件的可移植性和兼容性。

因此,处理器IP的提供商通常采用另一种方式,即他们提供各种类型的处理器IP(但每种类型的设计架构已经固定)供客户选择。如果客户认为某一类型的IP不合适,可以评估另一个IP,直到选出最接近需求的IP。

目前普遍的做法是使用多种现成的固定设计来满足客户对处理器IP的不同需求。其实ARM,MIPS,PowerPC等都是如此。但是,业界还有一种方法可以提供更灵活的设计,这种方法叫做可配置处理器。

可配置处理器意味着SoC设计者可以决定处理器设计的细节,包括加减寄存器、执行单元、指令数等。,从而构造更令人满意的处理器内核。这样,可配置处理器IP提供了更高程度的设计灵活性。目前以可配置性著称的处理器IP主要有英国ARC公司的ARC 600和ARC 700核,美国Tensilica公司的Xtensa 7和Xtensa LX2核。

需要注意的是,这种IP虽然提供了可配置性,但并不意味着处理器中的任何一个环节都可以重新调整,其不变的主架构依然存在。如果所有环节都可以重新调整,那就已经是100%自主设计了,不需要从外部获得IP授权。

 
 
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