工程師設(shè)計(jì)手冊(cè)：集成“硬”IP模塊的幾點(diǎn)建議

　　對(duì)“硬”IP模塊—那些以GDSII數(shù)據(jù)庫(kù)形式提交的模塊—的集成，讓系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師能夠把某些過(guò)去不得不在公司內(nèi)部開(kāi)發(fā)的模塊外包出去，從而把重點(diǎn)放在他們的核心競(jìng)爭(zhēng)力上。因此，購(gòu)買(mǎi)和集成硬IP模塊正成為SoC設(shè)計(jì)工程師的一種工作方式。從A/D轉(zhuǎn)換器到ZigBee收發(fā)器，幾乎每一種功能都有現(xiàn)成的IP模塊。

　　選擇合格的IP供應(yīng)商對(duì)于成功地實(shí)現(xiàn)IP集成是頭等大事。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，虛擬插座接口聯(lián)盟（VSIA）和無(wú)晶圓廠半導(dǎo)體協(xié)會(huì)（FSA）正與企業(yè)攜手開(kāi)發(fā)針對(duì)硬IP模塊及其供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)和客觀的質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)。

　　過(guò)去幾年在提交這種IP期間，Impinj公司經(jīng)歷了各種IP的集成，其中，不乏一帆風(fēng)順的成功案例和損失慘重的敗績(jī)。如果遵循下列建議，就可以避免大部分的問(wèn)題。

　　建議

　　1. 要閱讀所有的文檔

　　據(jù)Impinj估計(jì)，在集成過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題當(dāng)中，大約75%的問(wèn)題來(lái)自用戶(hù)沒(méi)有完全閱讀所有的文檔，這些文檔不僅僅包括數(shù)據(jù)表，還有所發(fā)布的各種注釋。大多數(shù)IP供應(yīng)商在提交清晰和簡(jiǎn)潔的文檔方面表現(xiàn)出色，設(shè)計(jì)工程師和項(xiàng)目經(jīng)理通過(guò)閱讀這些文檔將獲益匪淺。

　　2. 要完全驗(yàn)證工藝細(xì)節(jié)

　　跟軟IP不一樣，硬IP模塊通常是針對(duì)特定的工藝節(jié)點(diǎn)—包括代工廠、幾何尺寸、特性和I/O選項(xiàng)—開(kāi)發(fā)并進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證的。在先進(jìn)的工藝節(jié)點(diǎn)，這些細(xì)節(jié)變得更為重要。

　　3. 要了解你要集成的IP模塊的成熟度

　　確保項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)容許量與整個(gè)IP模塊的風(fēng)險(xiǎn)相一致。VSIA正在開(kāi)發(fā)一種硬IP質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)，以便對(duì)IP模塊質(zhì)量的優(yōu)缺點(diǎn)提供一個(gè)客觀的評(píng)價(jià)。

　　4. 要利用由IP供應(yīng)商提供的仿真工具

　　大多數(shù)IP提供商在提交最終硬IP模塊時(shí)，甚至之前，就一起提供Verilog模型和測(cè)試平臺(tái)。在初始設(shè)計(jì)階段，利用這些工具就能夠?qū)δ芎蜁r(shí)序要求進(jìn)行100%的確認(rèn)，并增加最終流片成功的可能性。

　　5. 要規(guī)劃好測(cè)試方式

　　所有的IP模塊都需要經(jīng)過(guò)測(cè)試，因此，掌握每一個(gè)模塊的特定測(cè)試要求是至關(guān)重要的。采取這種方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，你就可以把數(shù)據(jù)提交給IP模塊并觀察從其返回的信號(hào)。有時(shí)侯，這些模塊可以被集成到標(biāo)準(zhǔn)的掃描鏈中；而其它的情形可能需要專(zhuān)用的測(cè)試模式。

　　對(duì)于大多數(shù)硬IP集成流程，關(guān)注的焦點(diǎn)在于前端的規(guī)劃，在實(shí)際的IP集成過(guò)程中，大部分的問(wèn)題都出現(xiàn)在這個(gè)階段。通過(guò)遵循這里提出的一些簡(jiǎn)單的指引，大部分的問(wèn)題都可以避免。

　　不建議

　　1. 認(rèn)為IP模塊不存在版圖的限制

　　許多硬IP模塊都存在不允許走高速或高噪聲信號(hào)的“禁止布線區(qū)”。IP模塊也可能需要針對(duì)晶圓平坦度的特殊定位，而如果在版圖中出現(xiàn)IP模塊的旋轉(zhuǎn)的話，其性能就會(huì)下降。如果提前掌握IP模塊的版圖限制條件，圍繞其進(jìn)行規(guī)劃就容易得多。

　　2. 認(rèn)為針對(duì)IP模塊的物理集成方法與SoC的其它部分相同

　　首先，最重要的是要對(duì)GDSII層映射進(jìn)行匹配。例如，對(duì)于高性能模擬模塊，IP供應(yīng)商通常采用定制DRC或LVS平臺(tái)來(lái)驗(yàn)證其設(shè)計(jì)。這些平臺(tái)通常與標(biāo)準(zhǔn)代工廠的平臺(tái)兼容，但是將生成一系列已知的錯(cuò)誤和違規(guī)。IP供應(yīng)商應(yīng)該在整個(gè)設(shè)計(jì)工具包文檔中包含各種預(yù)期的違規(guī)。

　　3. 忽視IP模塊周?chē)慕饘俑采w

　　必須確保兩個(gè)條件：（1） IP模塊本身滿(mǎn)足所有需要的金屬覆蓋規(guī)則；（2） 在IP模塊周?chē)麄€(gè)SoC已經(jīng)包含了足夠的填充金屬，以保證整個(gè)設(shè)計(jì)將滿(mǎn)足所有區(qū)域中的覆蓋規(guī)則。

　　4. 認(rèn)為已經(jīng)包含了ESD和止鎖焊盤(pán)

　　采用Impinj公司的IP模塊，我們希望集成商提供經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的ESD和對(duì)所有焊盤(pán)的止鎖保護(hù)功能，高電壓輸入除外。

　　5. 忽視電壓的要求

　　IP模塊將詳細(xì)說(shuō)明模塊輸入端的電壓要求。在SoC電源引腳和內(nèi)部IP互連之間的電壓降可能造成IP上的電壓落在規(guī)范要求之外，即使主供電電壓在規(guī)范之內(nèi)。此外，要核查電源上電順序的要求。理想情況下，要從開(kāi)始就了解IP模塊對(duì)電源上電順序的要求，以確保其滿(mǎn)足整個(gè)應(yīng)用的要求。