SoC设计5-IP复用.ppt

1、SoC设计方法与实现设计方法与实现第五章IP复用的设计方法复用的设计方法内容大纲内容大纲 IP的基本概念和的基本概念和IP分类分类 IP设计流程设计流程 IP的验证的验证 IP核的选择核的选择 IP复用技术面临的挑战复用技术面临的挑战 IP标准组织标准组织 基于平台的基于平台的SoC设计方法设计方法内容大纲内容大纲 IP的基本概念和的基本概念和IP分类分类 IP设计流程设计流程 IP的验证的验证 IP核的选择核的选择 IP复用技术面临的挑战复用技术面临的挑战 IP标准组织标准组织 基于平台的基于平台的SoC设计方法设计方法IP的定义的定义IP是知识产权的意思是知识产权的意思IP指指一一种种事事

2、先先定定义义，经经验验证证可可以以重重复复使使用用的的，能完成某些功能的组块能完成某些功能的组块在在集集成成电电路路行行业业里里，IP通通常常是是指指硅硅知知识识产产权权（Silicon Intellectual Property），即即IP核核IP的分类的分类最最常常见见的的分分类类方方式式有有两两种种：一一种种是是从从设设计计流流程程上上来来区区分分其其类类型型，另另一一种种是是从从差差异异化化的的程程度度来来区区分分其其类类型。型。除除可可集集成成到到芯芯片片上上的的IP核核外外，还还有有大大量量专专门门用用于于验验证证 电电 路路 的的 IP。这这 些些 IP称称 为为 验验 证证IP

3、（Verification IP），如如用用于于验验证证USB2.0的的IP，用用于于验验证证AHB的的总总线线功功能能模模型型等等，这这些些IP是不需要可综合的。是不需要可综合的。IP的分类的分类依设计流程区分依设计流程区分软核（软核（Soft IP）利用Verilog或VHDL等硬件描述语言，依照所制定的规格，将系统所需的功能写成RTL的程序，被称为软核。固核（固核（Firm IP）RTL程序经过仿真后，通过综合从单元库中选取相应的逻辑门，转换成以逻辑门单元形式呈现的网表文件，即所谓的固核。硬核（硬核（Hard IP）网表文件经过验证后，经过布局规划和布局布线后所产生的GDSII文件，即称

4、为硬核。软核、固核和硬核的比较软核、固核和硬核的比较软核具有较高的灵活性，并与具体的实现工艺无关，其主要缺点是缺乏软核具有较高的灵活性，并与具体的实现工艺无关，其主要缺点是缺乏对时序、面积和功耗的预见性，而且自主知识产权不容易得到保护。对时序、面积和功耗的预见性，而且自主知识产权不容易得到保护。固核是软核和硬核的折中，比软核的可靠性高，比硬核的灵活性强，允固核是软核和硬核的折中，比软核的可靠性高，比硬核的灵活性强，允许用户重新定义性能参数，内部连线有的也可以重新优化。许用户重新定义性能参数，内部连线有的也可以重新优化。硬核的设计与工艺已经完成而且无法修改，用户得到的仅是产品功能而硬核的设计与工

5、艺已经完成而且无法修改，用户得到的仅是产品功能而不是产品设计，因此硬核的设计与制造厂商对它实行全权控制。相对于不是产品设计，因此硬核的设计与制造厂商对它实行全权控制。相对于软核和固核，硬核的知识产权的保护也较简单。软核和固核，硬核的知识产权的保护也较简单。IP的分类的分类依差异化程度来区分依差异化程度来区分基础基础IP（Foundation IP）基础IP的主要特点是其与具体工艺相关性高，且买价低廉。例如，IP单元库（Cell Library）、门阵列（Gate Array）等产品。标准标准IP（Standard IP）标准IP指符合产业组织制定标准的IP产品，如IEEE-1394、USB等。

6、于是工业标准，其架构应该是公开的，进入门槛较低，因此，这类IP厂商间竞争激烈，通常只有技术领先者可以获得较大的利润。明星明星IP（Star IP或或Unique IP）明星IP一般复杂性高，通常必须要具备相应的工具软件与系统软件相互配合才能开发，因此不易于模仿，进入门槛较高，竞争者少，产品有较高的附加价值，所需的研究、开发时间也较长。IP的分类的分类依差异化程度来区分依差异化程度来区分内容大纲内容大纲 IP的基本概念和的基本概念和IP分类分类 IP设计流程设计流程 IP的验证的验证 IP核的选择核的选择 IP复用技术面临的挑战复用技术面临的挑战 IP标准组织标准组织 基于平台的基于平台的SoC

7、设计方法设计方法设计目标设计目标可配置，参数化，提供最大程度的灵活性可配置，参数化，提供最大程度的灵活性标准接口标准接口多种工艺下的可用性，提供各种库的综合脚本，可多种工艺下的可用性，提供各种库的综合脚本，可以移植到新的技术以移植到新的技术完全、充分的验证，保证设计的健壮性完全、充分的验证，保证设计的健壮性完整的文档资料完整的文档资料设计流程设计流程设计流程设计流程定义关键特性定义关键特性IP的关键特性是对的关键特性是对IP的需求定义的需求定义包括概述、功能需求、性能需求、物理需求、对外包括概述、功能需求、性能需求、物理需求、对外系统接口的详细定义、可配置功能详细描述、需要系统接口的详细定义、

8、可配置功能详细描述、需要支持的制造测试方法、需要支持的验证策略等，以支持的制造测试方法、需要支持的验证策略等，以便便IP可被用于不同的应用系统中可被用于不同的应用系统中设计流程设计流程规划和制定设计规范规划和制定设计规范在在项项目目规规划划和和制制定定设设计计规规范范阶阶段段，将将开开发发整整个个项项目目周期中需要的关键文档。周期中需要的关键文档。功能设计规范验证规范封装规范开发计划设计流程设计流程模块设计和集成模块设计和集成对于软核和固核，通常采用基于对于软核和固核，通常采用基于RTL综合的设计流综合的设计流程程设计流程设计流程模块设计和集成模块设计和集成硬核的设计流程硬核的设计流程设计流程

9、设计流程硬核的模型建立硬核的模型建立与软核和固核不同，硬核在物理设计完成后必须用与软核和固核不同，硬核在物理设计完成后必须用特定的工具对其进行建模。一个完整的硬核通常包特定的工具对其进行建模。一个完整的硬核通常包含以下模型：含以下模型：功能模型（Functional Model）：描述IP模块功能的行为级模型时序模型（Timing Model）：以时序信息文件出现（如.lib和.clf文件等），描述IP的端口时序信息及时序约束条件功耗模型（Power Model）：用以实现整个芯片功耗分析和电压降分析的IP功耗信息参考文件测试模型（Test Model）：用于芯片完成生产后，根据特定的测试模式

10、，实现对IP的单独测试物理模型（Physical Model）：用以完成芯片整合后物理设计的物理信息文件设计流程设计流程硬核建模工具硬核建模工具设计流程设计流程IP产品化产品化产产品品化化过过程程设计流程设计流程IP产品化产品化内容大纲内容大纲 IP的基本概念和的基本概念和IP分类分类 IP设计流程设计流程 IP的验证的验证 IP核的选择核的选择 IP市场市场 IP复用技术面临的挑战复用技术面临的挑战 IP标准组织标准组织 基于平台的基于平台的SoC设计方法设计方法IP的验证的验证IP验证计划验证计划测试策略的描述测试策略的描述仿真环境的详细描述，包括模块连接关系图仿真环境的详细描述，包括模块

11、连接关系图测试平台部件清单测试平台部件清单验证工具的清单还包括仿真器和测试平台自动产生验证工具的清单还包括仿真器和测试平台自动产生工具工具特定测试向量清单特定测试向量清单IP核关键特性的分析报告核关键特性的分析报告IP核中哪些功能可以在子模块级进行测试验证，哪核中哪些功能可以在子模块级进行测试验证，哪些必须在些必须在IP核级进行测试验证的说明核级进行测试验证的说明每一个子模块核和顶层每一个子模块核和顶层IP核测试覆盖率的说明核测试覆盖率的说明用来说明验证要达到的标准的规范用来说明验证要达到的标准的规范IP的验证的验证IP验证策略验证策略兼容性验证兼容性验证边界验证边界验证随机验证随机验证应用程

12、序验证应用程序验证回归验证回归验证IP的验证的验证验证平台的设计验证平台的设计以事务处理的方式产生测试激励，检查测试响应以事务处理的方式产生测试激励，检查测试响应验证平台应该尽可能地使用可重用仿真模块，而不验证平台应该尽可能地使用可重用仿真模块，而不是从头开始编写是从头开始编写所有的响应检查应该是自动的，而不是设计人员通所有的响应检查应该是自动的，而不是设计人员通过观看仿真波形的方式来判断结果是否正确过观看仿真波形的方式来判断结果是否正确内容大纲内容大纲 IP的基本概念和的基本概念和IP分类分类 IP设计流程设计流程 IP的验证的验证 IP核的选择核的选择 IP复用技术面临的挑战复用技术面临的

13、挑战 IP标准组织标准组织 基于平台的基于平台的SoC设计方法设计方法IP核的选择核的选择IP种类的选择种类的选择一一个个基基于于IP的的SoC设设计计能能够够顺顺利利完完成成取取决决于于以以下下几几个个重重要要因因素素：性性能能（Performance）、上上市市时时间（间（Time-to-market）、成本（）、成本（Cost）等）等混混合合信信号号模模块块和和模模拟拟模模块块的的IP都都是是以以硬硬核核的的方方式式交交付付的的。因因为为针针对对不不同同的的工工艺艺，每每一一个个混混合合信信号号模模块块或或模模拟拟模模块块都都需需要要重重新新进进行行参参数数的的建建模模和和提提取取，布布

14、局局布布线线也也需需要要重重新新安安排排，不不是是给给出出一一段段代代码码就就可可以以解解决决的的，况况且且混混合合信信号号模模块块或或模模拟拟模模块块的的HDL代代码码是不可综合的。是不可综合的。IP核的选择核的选择产品完整性产品完整性硬硬核核的的交交付付，除除了了硬硬核核本本身身的的GDSII网网表表之之外外，还还应应该该有有如如下下的的一一系系列列文文档档和和模模型型：安安装装脚脚本本、用用户文档、系统集成文件。户文档、系统集成文件。对对于于处处理理器器而而言言，指指令令级级模模型型提提供供了了一一个个处处理理器器执执行行指指令令的的行行为为级级模模型型，但但是是没没有有对对任任何何具具

15、有有 实实现现细细节节进进行行建建模模。这这种种模模型型用用于于高高速速系系统统仿仿真真或或软软硬硬件件协协同同仿仿真真。对对于于非非处处理理器器模模块块，行行为为级级模模型型提提供供了一个高速系统级仿真模型。了一个高速系统级仿真模型。功功能能模模型型、时时序序模模型型、综综合合模模型型和和预预布布局局模模型型必必须须提提供供。如如果果是是CPU，那那么么IP提提供供者者还还必必须须提提供供编编译器和调试器。译器和调试器。IP市场市场IP交易模式交易模式IP收费结构收费结构全球IP的收费结构包括授权费、权利金和其他收入（相关支援、设计服务、教育训练与顾问服务等）3个主要的部分，其中授权费又可分

16、为单次使用授权、多次使用授权及无限次数使用授权3种形式。授权费（授权费（License）单次使用授权指被授权的使用者，仅能在某一特定的设计专案中使用所购入的IP多次使用授权指可以同时在一个以上的设计专案使用所购入的IP无限次数使用授权指可以不受到使用次数的限制，无限次数使用购入的IP内容大纲内容大纲 IP的基本概念和的基本概念和IP分类分类 IP设计流程设计流程 IP的验证的验证 IP核的选择核的选择 IP复用技术面临的挑战复用技术面临的挑战 IP标准组织标准组织 基于平台的基于平台的SoC设计方法设计方法IP复用技术面临的挑战复用技术面临的挑战可重用性和多可重用性和多IP集成集成复杂冗长的验证和仿真时间复杂冗长的验证和仿真时间来自商务模式的挑战来自商务模式的挑战内容大纲内容大纲 IP的基本概念和的基本概念和IP分类分类 IP设计流程设计流程 IP的验证的验证 IP核的选择核的选择 IP复用技术面临的挑战复用技术面临的挑战 IP标准组织标准组织 基于平台的基于平台的SoC设计方法设计方法IP标准组织标准组织VISAVSIA由世界领先的半导体公司和EDA公司共同建立，成立于1996年9月