IP技術(shù)的深層次變革

IP技術(shù)的深層次變革
RevoluTionary IP
單個(gè)芯片上晶體管數(shù)量的無休止增加必然導(dǎo)致設(shè)計(jì)生產(chǎn)率需求的無休止增加。十分顯然，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)生產(chǎn)率不足，充分利用已有的晶體管技術(shù)，不能單憑自己來設(shè)計(jì)每項(xiàng)任務(wù)，唯一的方法是使用可靠的供應(yīng)商提供的IP，事實(shí)上，它們確實(shí)是完全可以勝任的。
這種情況任何時(shí)候不能立即改變。來自IBS的最新數(shù)據(jù)表明：在典型的130nm芯片中，86%非存儲(chǔ)類晶體管是可重復(fù)使用的，也就是說，它們來自因特網(wǎng)或來自第三方IP。IBS還預(yù)測(cè)，對(duì)90nm芯片、這個(gè)數(shù)字將增加到92%。因此，盡管半導(dǎo)體行業(yè)處處不景氣，IP業(yè)務(wù)卻在持續(xù)地增長(zhǎng)，2004年IP市場(chǎng)增長(zhǎng)22%，為13億美元；而到2007年，能進(jìn)一步上升至25億美元。
微處理器芯核仍然占據(jù)著IP市場(chǎng)的最大份額，約為總收益的四分之一。當(dāng)芯片公司關(guān)注芯核的功利性，利用寶貴的工程資源來創(chuàng)建自己個(gè)性化SoC設(shè)計(jì)元件時(shí)，IP的重要性與日俱增。這種趨勢(shì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)基IP來說也是一個(gè)好的兆頭：設(shè)計(jì)人員認(rèn)識(shí)到，自己設(shè)計(jì)PCI Express(PCIe)接口將得不償失，要是生產(chǎn)的接口是屬于子標(biāo)準(zhǔn)的，或更確切地說是非標(biāo)準(zhǔn)的，損失更是巨大。
目前，多數(shù)出售的標(biāo)準(zhǔn)基IP支持互連，外部總線標(biāo)準(zhǔn)有PCIe、USB2.0、USB OTG、SATA、Ethernet以及IEEE1394/Firewire等，芯片內(nèi)總線諸如事實(shí)上標(biāo)準(zhǔn)AMBA互連技術(shù)。從設(shè)計(jì)者的立場(chǎng)，由于標(biāo)準(zhǔn)日趨復(fù)雜，需要具備專業(yè)知識(shí)，因此使用IP意義重大。業(yè)界已證明十分有效的硅IP可以節(jié)省寶貴的時(shí)間和精力，又可避免不必要的風(fēng)險(xiǎn)。
不僅如此，由于互連技術(shù)隱含標(biāo)準(zhǔn)的合格性，購(gòu)買者需擁有一個(gè)功能基準(zhǔn)測(cè)試程序，用它來測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量，即是否依從相關(guān)機(jī)構(gòu)制定的標(biāo)準(zhǔn)。這里，標(biāo)準(zhǔn)以及管理標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的實(shí)力是關(guān)鍵。例如，USB標(biāo)識(shí)符通過互操作性推行批量驗(yàn)收是最有效的。合格性的壓力始于消費(fèi)者，經(jīng)過經(jīng)銷商，最終落在IP供應(yīng)商頭上。成功的標(biāo)準(zhǔn)基IP生產(chǎn)商通常積極參與標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)，以便標(biāo)準(zhǔn)一旦通過和公布后，能及早地產(chǎn)生IP解決方案。例如PCI-SIG通過PCIe標(biāo)準(zhǔn)后，Synopsys Desigh Ware PCI Express Endpoint芯核就被列入第一批產(chǎn)品合格的清單中。此外，Dsign Ware PCIe IP可向規(guī)范測(cè)試卡供電，公司可用該卡來測(cè)試規(guī)范的合格性。
表面看來，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)基IP領(lǐng)域的門檻并不高，事實(shí)上，提供這類有利可圖的IP是很困難的。提供設(shè)計(jì)人員期盼的高質(zhì)量和合格的標(biāo)準(zhǔn)需要投入居大的資金，而市場(chǎng)只認(rèn)可合理的標(biāo)準(zhǔn)基IP價(jià)格。只有具備開展這類研發(fā)活動(dòng)豐富的資源和工具，以及有廣泛的客戶基礎(chǔ)來削減成本的公司，才能在標(biāo)準(zhǔn)基IP市場(chǎng)中取得成功。
標(biāo)準(zhǔn)基領(lǐng)域的IP不限于數(shù)字IP和模擬IP。事實(shí)上，　一個(gè)重要的和正在迅速崛起的領(lǐng)域是混合信號(hào)物理層（PHY），用于高速串行接口的數(shù)字芯核和外部世界的互連。設(shè)計(jì)人員期待標(biāo)準(zhǔn)接口供應(yīng)商提供數(shù)字和混合信號(hào)芯核以及驗(yàn)證IP（VIP）的完整解決方案。PHY采取在特定工藝技術(shù)中實(shí)施的硬IP形式；而VIP功能塊是經(jīng)過充分測(cè)試的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線和規(guī)范的模擬模型，用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的產(chǎn)生和響應(yīng)來驗(yàn)證規(guī)范條例的合格性。設(shè)計(jì)人員需要的正是這種完整的、可重配置的子系統(tǒng)，即多個(gè)IP芯核和片上互連總線，它們組合在一起就有可能讓設(shè)計(jì)人員在增添自己的個(gè)性化的功能塊后，重新創(chuàng)建可重復(fù)使用的專用平臺(tái)（圖1）
近代芯片研發(fā)遵循這樣的原則，將一個(gè)簡(jiǎn)單的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為一系列較復(fù)雜的實(shí)施單元過程。很多設(shè)計(jì)人員習(xí)慣上把驗(yàn)證任務(wù)看成是第一階段RTL代碼已經(jīng)完成后的事。然而，最成功的實(shí)例表明，驗(yàn)證應(yīng)始終貫穿在每一個(gè)研發(fā)階段。VIP塊作為驗(yàn)證中基準(zhǔn)測(cè)試程序一部分，和可實(shí)施的IP一樣，能縮短系統(tǒng)驗(yàn)證時(shí)間，并提高產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，當(dāng)設(shè)計(jì)人員樂于使用第三方IP時(shí)，他們開始要求，供應(yīng)商也開始提供更高質(zhì)量的、與驗(yàn)證技術(shù)相結(jié)合的IP。
多數(shù)旨在ASIC設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)人員在很多場(chǎng)合是以FPGA實(shí)現(xiàn)ASIC設(shè)計(jì)的。這就意味著，其IP解決方案，包括在功能塊上和子系統(tǒng)/平臺(tái)級(jí)上，除了支持至ASIC設(shè)計(jì)的自動(dòng)路徑，還要支持至FPGA的自動(dòng)路徑。不然他們會(huì)發(fā)現(xiàn)，在FPGA中測(cè)試的和在ASIC中測(cè)試的根本不是一回事。同樣，以FPGA為對(duì)象的設(shè)計(jì)人員，如果想確保大批量生產(chǎn)獲得成功，亦應(yīng)以重新以ASIC為對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。
當(dāng)前設(shè)計(jì)人員，為了節(jié)省采購(gòu)時(shí)間，簡(jiǎn)化業(yè)務(wù)合同，減少管理工作量，總想從少數(shù)供應(yīng)商處獲得盡可能多的IP。越來越多的芯片公司只向少許幾個(gè)可靠的供應(yīng)商購(gòu)買整個(gè)IP公文包，讓設(shè)計(jì)人員迅速而又方便地得到一整套可互操作的IP。事實(shí)上，在這方面供應(yīng)商和芯片商之間的關(guān)系正在演化成真正的合作伙伴關(guān)系。當(dāng)IP市場(chǎng)中供應(yīng)商更加成熟時(shí)，這種聯(lián)盟的威力也影響到IP供應(yīng)商。IP供應(yīng)商主要有下列5家：ARM、Rambus、Synopsys，TTPcom和Artisan，每家公司都有自己的優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品，占據(jù)著不同的市場(chǎng)份額。
Synopsys最新一項(xiàng)調(diào)查表明，當(dāng)前，超過20%的設(shè)計(jì)人員在他們每個(gè)芯片中使用的IP塊不少于6個(gè)。公司想降低風(fēng)險(xiǎn)和成本，提高生產(chǎn)率，IP是解決方案的關(guān)鍵部分。但是，為了充分挖掘潛力，設(shè)計(jì)人員應(yīng)慎重地選擇標(biāo)準(zhǔn)基IP和外部的“star”IP兩種產(chǎn)品，不僅要詳察其IP質(zhì)量，還要詳察保證質(zhì)量方法、互可操作IP公文包、IP集成在子系統(tǒng)上自動(dòng)化路徑方案，以及設(shè)計(jì)人員所需的供應(yīng)商全方位、專業(yè)化的支持能力。（東華）
圖1　創(chuàng)建可重復(fù)使用的專用平臺(tái)