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IP:SOC时代的核心
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■记者 宋占强
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基于IP的设计将成主流
中国华大集成电路设计中心
黄国勇
IP类似于标准单元库，只是其集成度更高、功能更为完整，例如微处理器核、数字信号处理器、存储器等都可能成为单独的单元模块。这种高层次的单元模块可以大大加快SOC芯片的设计，减轻上市时间压力，也能减少芯片的生产成本。面向IP的设计将是本世纪初的主流设计方法，这将带来设计方法、设计公司乃至整个产业的变革。
现在已经出现了许多提供IP的供应商，这些IP有多种，但最为实用的应算是与特定工艺线相结合的硬核。因为在基于IP的设计中，最为困难的问题是设计如何进行验证，它有可能占到整个设计周期的60%以上。尤其是来自第三方的IP，技术开放多了，有可能带来知识产权的问题；开放少了，如何保证整体验证通过又成了问题。可以预见，将来围绕特定的生产线，会出现一大批提供符合其生产要求的IP厂商，如果该生产线开放其相关的技术的话。因为这些IP经过实际的生产考验，在设计、测试等方面都较为成熟，如同使用标准单元设计一样，基于这些IP的设计将能快速占领市场。其它类型的IP，因为在功能验证、集成测试等方面仍有很多困难，不可能一下子很快得到广泛应用。
从这个角度来看，目前我们的IC设计工具在围绕基于IP的设计上，仍有很多工作要做。简单地把IP堆砌起来，再加入一些胶合逻辑，是很难实现理想的SOC设计的。基于IP的设计，应该从系统的角度出发，描述系统的性能需求，恰当地进行软件和硬件实现的划分，并利用工具的帮助，找到所需的IP，进行分析、评估、验证，最后再进行系统的融合，才有可能实现系统的最优化。这是一个需要IC设计公司、生产线与EDA厂商三方的共同合作才能实现的设计方法的变革。政府可以主导，但更需要专业的公司来组织这项工作。
作为国内最大的EDA工具厂商，中国华大目前主要研究从系统描述中进行软件和硬件划分的技术。这种划分直接影响到系统最终性能的优劣和实现时间的快慢。通过对系统描述语言的仿真、进程通信量的统计分析，提取到系统的整体视图，在它的指导下给出恰当的划分方案。下一步就是在现可获得的IP中，如何选取、评价IP的性能的问题。我们希望能通过整合现有的设计流程中的各种EDA工具，补充其中缺乏的过渡软件，实现基于IP的SOC设计过程。
我国应积极开发自主IP
清华大学微电子所 王志华
现在国内对IP的开发很重视，这主要是两方面的需求决定的。一方面是技术发展的需求。未来是的IC设计是SoC的时代，一家公司很难具备系统需要的所有知识，就必然要使用别人的IP。在经济和产业方面，IP的地位也很重要。未来半导体产品制造成本会越来越低，产品的价值将主要是由其知识技术含量决定的。应该说一个国家或企业掌握半导体核心技术的多少就体现在自主开发的IP的数量上，我们必须要开发拥有自主知识产权的IP。
我国IP的投入主要来自三个方面。我国"863"计划在自主IP开发方面会有大的投入。国家计委、自然科学基金等在这方面的投入也会很大。国内的专家希望通过发展自主IP来刺激国内的IC产业，使其形成更大的规模。除了政府的投资，现在企业在自主知识产权方面的开发投入也很大。现在华为交换机里面的芯片有近80%是自主开发的。第三块投资是海内外的民间投资。
现在开发自主IP主要面临两方面的问题。一是人才问题。IP的开发需要有知识积累，还需要人的创造性思维，同时还要具备工程应用背景，其门槛是很高的。高校和科研机构在人才的培养方面有不可推卸的责任。第二是知识上的问题:开发IP首先要了解系统的需求。另外，对半导体的基础工艺、器件都要非常了解。开发出某个系统难度可能并不大，但如果要求功耗很低、处理速度还要很快，这就又涉及到了物理层上的知识。要把芯片作的面积很小，速度很快，而功耗很低，系统和物理两方面的知识都不可或缺。
积极推动国内IP产业发展
Trident（上海）公司 潘中平
国外IP的商业化已较成熟，作为以知识形态出现的特殊产品，2000年美国"前十大IP供应商的IP "交易额接近7亿美元，比1999年增长40%。
国内IP的商业化目前还面临商业模式的本地化问题，国外的IP交易模式在国内不一定完全适用。因为国外IP交易已很普遍，而国内不少IC设计公司则面临第一次吃螃蟹的问题。面对价格不菲的IP，用户因不了解其内部详细设计，还心存顾虑，而对经过验证的IP硬核用户会比较放心。这两年国内IP的商业化以嵌入式CPU为主，用在PDA等移动产品上。随着国内IC设计公司对采用IP进行设计的普遍认同，今年开始会有较快增长，尤其在通信SoC设计中将集成更多的模拟、混合信号IP。对于这种增长，用通常的成交量（金额）可能不太直观反映IP使用情况，而用有多少颗芯片设计中共集成了多少种IP会较直观，2002年集成IP的设计至少增加20%。
芯片设计服务公司是目前能立即向国内IC设计公司用户提供IP核的最主要途径。除了自身积累的IP外，这类公司还和通过与专业IP供应商合作向国内用户提供各类IP。此外，Foundry
厂商也有少量自身IP积累，主要集中在存储器类，专业IP供应商经过投片验证的IP可由Foundry 厂向用户提供。这类Foundry厂商多在我国台湾地区。
EDA厂家在美国也是供应IP资源的一个渠道，但在我国目前仍以推EDA工具为主。
Trident（上海）是只向用户提供硬核的公司，也就是说Trident（上海）向用户提供的所有IP 都经过了流片的验证。国内也有了专门提供软核的公司，以RTL形式提供给用户。少数自身有芯片设计能力的公司的成功设计还不能称为是IP，对用户来说，如果有工艺齐全的IP硬核资源库是最理想的，开发更多的"silicon-proven
"IP是将来IP发展的趋势。随着0.35 m及0.25 m MPW 计划的实施，一些从事IP软核开发的公司会有更多机会对IP投片验证。国内IP产业化既有赖于IP设计公司成长，也有赖于相关Foundry提供廉价、方便的投片验证机会，尤其是深亚微米(0.25
m以下) MPW计划的提供 。
在较复杂的SoC设计中集成IP硬核已成为共识，国内集成ARM、Motorola Dragonball系列MCU的芯片有的已开发成功。随着通信系统厂商对开发拥有自主产权ASIC/SoC的日益重视，模拟、混合信号类IP核的应用会有很大增长，国外的专业IP核供应商已直接或间接的抢滩中国内地，Foundry厂商在流程建立起来后会针对专业IP核开发公司提供"Shuttle-Run"及MPW供IP测试芯片流片，国内IP核会朝产业化的方向发展。
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