文档介绍：SOC中的IP复用技术
孟庆安
电子科学与技术系
0809
U2817551
IP核是指用于产品应用专用集成电路(ASIC)或者可编辑逻辑器件(FPGA)的逻辑块或数据块。将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块,如FIR滤波器,SDRAM控制器,PCI接口等等设计成可修改参数的模块,让其他用户可以直接调用这些模块,避免重复劳动,这样就大大减轻了工程师的负担。随着CPLD/FPGA的规模越来越大,设计越来越复杂,使用IP核是一个发展趋势
IP核的知识产权核心分为三大种类:硬核,固核和软核。
软核通常在抽象的、较高层次的功能描述, 用硬件描述语言HDL 或C 语言写成, 是对设计的算法级或功能级描述, 包括逻辑描述、网表和用于功能仿真的行为模拟以及用于测试的文档, 软核需要综合、进行布局布线等。它的特点是灵活性大、可移植性好, 用户能方便地把RTL 和门级HDL 表达的软核修改为应用所需要的设计, 综合到选定的加工工艺上。但与硬核相比, 可预测性差,设计时间长。
硬核的电路布局及其与特定工艺相联系的物理版图是固定的, 包括全部的晶体管和互连掩膜信息
, 完成了全部的前端和后端设计并已被投片验证正确, 特点是提供可预测的性能和快速的设计, 可以被其他设计作为特定的功能模块直接调用,硬核给用户提供的是封装好的行为模型,用户只能从外部测试硬件的特性,无法得到真正的电路设计
固核在软核基础上开发, 是介于硬IP 和软IP 之间的IP, 是一种可综合的、并带时序信息以及布局布线规划的设计, 以RTL 代码和对应具体工艺网表的混合形式提供。固核可以根据用户的需要进行修改, 使他适合于某种可实现的工艺过程。允许用户重新确定关键的性能参数。软核与硬核相比具有最大的灵活性,用户能把RTL 和门级HDL 表达的软核修改为自己所需要的设计,综合到选定的厂商工艺上通过布局布线实现具体电路。硬核的功能最容易测定, 具有工艺相关性,灵活性最小,知识产权的保护比较简单, 但是使用不灵活。软核的实用性最低, 软核的质量以及硬件实现效率较难评估。固核具有一定的工艺独立性, 由于在设
计中考虑了时序等关键问题, 因此能保证设计源码的可综合性和物理实现效率。从完成IP模块设计所花费的代价来看,硬核代价最高;从使用的灵活性来看,软核的可重复使用性能最高。提供固核的厂家很少。
随着集成电路深亚微米设计技术、制造技术的迅速发展,SoC技术已成为21世纪集成电路设计的主流,成为当今超大规模集成电路的发展趋势,为全球半导体产业的发展带来了前所未有的广阔市场和发展机遇。SoC以其高速、高集成度和低功耗的显著特点不仅大大降低了整机的体积、成本,而且促进了整机系统更新换代的速度。
基于IP复用技术的SoC 设计会提高SoC 的效率和可靠性, 可以有效提高设计能力,节省设计人员, 缩短产品上市的周期, 能够充分利用现有的资源, 降低产品的成本,给SoC带来了很大的灵活性, 使芯片的设计从以硬件为中心转向以软件为中心, 芯片设计不再是门级的设计, 而是在IP核和接口的设计以及IP 核的复用设计IP核复用技术大大降低了SoC模块设计的难度。IP核作为SoC的重要支撑部分,其质量的好坏、数量的多少、系统整合的难易、保护是否得力以及成本等因素越来越成为影响SoC发展的重要因素。在国外,I