当今IC供应市场激烈的竞争迫使IC开发商必须快速向市场推出质量可靠的产品,这促使今天的IC设计开发商普遍采用了基于现有IP的构造方法来开发和验证复杂的SoC、ASIC和FPGA,因为广泛采用硅验证过的IP可以有效降低流片风险、加速上市时间、减少开发成本和提高设计可靠性。基于IP的IC开发方法为中国IC设计公司创造了一个站在巨人肩膀上向前发展的平台,它也正得到越来越多中国IC设计人员的认可和采用。
中国高速增长的电子工业也为本土IC的应用提供了一个巨大的发展空间。“随着所有电子设备(尤其是消费电子设备,如MP3、手机、DVR、机顶盒、数码相机和手持设备)中存储单元都继续保持增长态势,SATA、存储卡和存储器控制器将具有最大的增长潜力。”新思公司资深副总裁兼IP解决方案部门总经理John Chilton最近在访问中国市场时就表示:“此外,当前的数字融合趋势将推动电子系统之间的连接,而且所有的连接都将向少数标准总线发展,因此今后电子设备对USB、PCI Express、USB OTG、SATA和AMBA协议的支持将变得非常重要。我认为,中国即将成为一个非常重要的IP应用市场。”
AMBA是ARM公司开发的开放标准片上总线规范,AXI(先进Xtensible接口)是建立在AMBA标准之上的接口,它可极大地扩展基于AMBA系统的性能和灵活性。AMBA 3 AXI是基于AMBA架构的下一代行业标准,新思目前已成功地推出了可量产的AMBA 3 AXI的验证IP,并正在开发全系列的可综合架构组件。IP应用市场的快速增长和无限的发展潜力已经使得市场份额占据亚太市场第一的新思公司将其规划为公司新的业务发展支柱之一。
Chilton:我们是PCI
Express IP的领先供应商。
新思的DesignWare(DW)库由流行的连接IP内核和验证IP(如USB 1.1、USB 2.0、USB 2.0 PHY、USB 2.0 OTG、PCI、PCI-X、10/100M以太网、1G以太网、SATA和PCI Express 1.1)、AMBA片上总线(逻辑、外设和验证IP)、完整的存储器解决方案(如存储器控制器、移动DDR SDRAM、BIST和各种存储器模型)、高速数据通道元件(如2到256抽头的IIR/FIR滤波器)、微控制器(8051、6811)、Star IP(如IBM PowerPC 440/405、英飞凌C166StriCore1、MIPS32 4KE、NEC V850E、飞利浦CoolFlux)和代工厂库(如Tower半导体公司的0.18um标准单元、I/O和存储器)组成。
John Chilton自信地强调:“我们是PCI Express IP的领先供应商,因为目前在业界唯有我们能提供完整的PCI Express 1.1解决方案,包括PHY、根端口(Root Port)、终端(Endpoint)、交换/桥接、双模可综合IP、以及验证IP。”他进一步指出:“无线USB、第二代PCI Express(4Gbps)和AMBA AXI将是未来DW库的发展重点。”
DW库现已拥有140种以上‘实现IP’和1万种以上‘验证IP’。‘验证IP’是指专门设计用来验证某个设计的IP,最后它不会出现在芯片上。‘实现IP’在硅片上实现真实的功能,它最后会集成到SoC上。‘实现IP’可以是可综合的IP和硬IP。可综合IP一般以RTL源码形式提供给客户。模拟和混合信号IP(如USB PHY和PCIe PHY)是不可综合的‘实现IP’。硬IP一般以GDSII格式提供。
新思DW库主要提供可为绝大多数客户使用的RTL源码。“目前IP市场主要需求的还是用Verilog语言编写的RTL源码,因此Verilog是目前我们使用的主要语言。”John Chilton指出:“当然,将来我们也会根据市场的需求考虑提供用SystemVerilog语言编写的RTL源码。不过,我们不会考虑采用SystemC语言,因为这是一种描述系统架构的系统级语言。”
DW库中的大多数IP已经是数字可综合IP,它们适用于任何代工厂和工艺。至于混合信号IP,John Chilton表示:“它们可移植到任何一家代工厂。不过,目前我们还不能支持所有的工艺,也许以后就可以了。” 他强调,我们正在努力做混合信号IP的可移植工作,这也是为什么我们能很快地将高速PHY移植到USB、PCI Express和其它连接标准的原因,事实上,我们已经将高速USB PHY移植到25种不同的工艺之上。
目前新思已经可以支持90纳米的IP包括:USB高速2.0 PHY、USB高速OTG PHY、PCI Express PHY、SATA PHY和XAUI PHY。此外,DW库中的IP已经可以支持中国的两家代工厂。新思中国区总经理潘建岳指出:“我们目前已经可以支持中芯国际的0.18和0.13um CMOS工艺,以及宏力半导体的0.18um CMOS工艺。”DW库还将很快添加数据同步系列IP、11496测试IP、AXI可综合IP、TSMC的65纳米库,以及扩充支持Tower的0.13um CMOS工艺、特许半导体的0.35um、0.25um、0.18um和0.13um工艺。
DW库中之所以‘验证IP’远远多于‘实现IP’是因为,验证对IC开发人员来说是一个远为复杂的任务。由于大多数需要验证的元件是物理存储器件的存储器验证模型,因此新思支持超过30家不同供应商的存储器模型和20种不同类型的存储器。今天存储器的应用是如此广泛,以致于你几乎找不到没有与某种存储器接口的设计,而这也正是为何新思支持这么多存储器验证模型的原因。
目前新思支持的存储器验证模型已超过1千种,不过,暂时还不支持DDR2 SDRAM。John Chilton表示:“我们现正在开发DDR2控制器IP,我们会经常评估客户和市场的需求,并将会尽快满足市场上流行的需求。”
DW中的IP都已针对Galaxy设计和Discovery验证平台进行过优化,这使得它们可帮助客户缩短运行时间和提高设计结果的质量,而这如果没有对某些EDA工具和IP的深层了解是不可能实现的。例如,DW库中Star IP处理器的性能已特别针对新思流程优化过,其它建立在特定脚本和约束上的协议内核在其它流程中不一定能产生最佳的结果。
不过,它们都能与其它EDA设计和验证平台保持良好的移植性和互操作性,并适用于任何其它工具流程。这主要是因为新思支持SPIRIT。SPIRIT(Structure for Packaging Integrating and Reusing IP in Tool flows)代表在工具流程中包装、集成和复用IP的结构,新思也是创办SPIRIT联盟的发起者之一。SPIRIT为IP在工具流中的使用提供了一种标准,它使得EDA业界更容易围绕着基于IP的设计开发工具和设计方法学。
新思基于IP的设计和验证工具coreAssembler提供对SPIRIT的完整支持,它已经被证明可以使基于IP的SoC设计减少60%以上的时间。John Chilton表示:“借助对SPIRIT标准的支持,我们不仅能够允许将定制IP集成到SoC中,而且可以实现真正的从系统架构到GDSII的流程。”新思今年已经在DAC(设计自动化会议)上和ARM一起演示了从设计到生产的全套工具和IP。
IP使用的普及也导致市场上出现了各种各样的IP供应商,如专业的IP供应商、EDA供应商、IC设计代工厂、IC晶圆代工厂、和半导体芯片供应商(包括PLD供应商),它们均可提供很多相同的或类似的经过硅验证的IP。
不过,对于IP的购买者来说,不恰当的IP选择会带来巨大的成本支出,包括工程延误、声誉破坏和丢失市场份额,因此他需要确定:该IP适合他的设计吗？它的可扩展性好吗？如果必须选择来自不同供应商的IP内核,它们之间能相容吗？该IP能够最好程度地融合到他的整体设计中吗？该IP能让他实现最快的上市周期吗？
具体而言,中国IC设计人员在购买IP时必须考察下列技术因素:第一,该IP供应商是否在某个特定的IP领域或协议(如PCI Express和USB)拥有丰富的经验或技能,如他们进入这一领域有多久的历史,他们拥有多少种产品,他们有多少客户和有什么样的客户；第二,该IP能提供他所需要的所有功能吗？它可以随着需求的改变而重新配置吗？第三,该IP供应商如何开发和验证这些内核,这些内核的多大部分已经仿真检查过了,这些内核设计时考虑了错误处理和从错误中恢复吗？该IP供应商开发原型吗？第四,他们能很快创建一个测试平台并与验证IP一起来测试他们的系统吗？第五,该IP供应商是否积极参加各种标准委员会,以了解最新的变化和推动使IP更容易使用和集成的新标准,例如,新思通过确保IP是以一种与工具流程无关的方式进行开发,从而使得它可以应用于不同的环境之下；第六,该IP供应商是否有足够的经验和系列化的产品来确保互操作性？第七,该IP供应商能否提供所有我需要的IP？第八,该IP供应商是否拥有足够的本地技术支持力量来帮助客户解决遇到的任何技术问题？第九,该IP的文档做得好和完备吗？
John Chilton特别指出,第二个因素是非常重要的,因为许多IP不是可配置的,从而要求客户必须针对不同应用向IP供应商定制。而客户购买IP的重要原因之一就是希望它能尽可能多地得出复用,以最大限度地降低成本。再说,IP本身就是为了复用而开发的。
此外,IP购买者还必须考察IP提供商是否是一个长期可靠的供应商。如果你希望多次重复使用该IP,那么该IP供应商在市场上的生命力是很重要的,因为很多IP供应商可能在你不经意间就破产了。
作者:陈路
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