ip核之概念和分類

IP（Intellectual Property）內(nèi)核模塊是一種預(yù)先設(shè)計好的甚至已經(jīng)過驗證的具有某種確定功能的集成電路、器件或部件。它有幾種不同形式。IP內(nèi)核模塊有行為（behavior）、結(jié)構(gòu)（structure）和物理（physical）3級不同程度的設(shè)計，對應(yīng)有主要描述功能行為的“軟IP內(nèi)核(soft IP core)”、完成結(jié)構(gòu)描述的“固IP內(nèi)核(firm IP core)”和基于物理描述并經(jīng)過工藝驗證的“硬IP內(nèi)核(hard IP core)”3個層次。這相當(dāng)于集成電路（器件或部件）的毛坯、半成品和成品的設(shè)計技術(shù)。

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用更加便于理解的話來來說如下：

????? 軟核是用VHDL等硬件描述語言描述的功能塊，但是并不涉及用什么具體電路元件實現(xiàn)這些功能。軟IP通常是以硬件描述語言HDL源文件的形勢出現(xiàn)，應(yīng)用開發(fā)過程與普通的HDL設(shè)計也十分相似，只是所需的開發(fā)硬軟件環(huán)境比較昂貴。軟IP的設(shè)計周期短，設(shè)計投入少。由于不涉及物理實現(xiàn)，為后續(xù)設(shè)計留有很大的發(fā)揮空間，增大了IP的靈活性和適應(yīng)性。其主要缺點是在一定程度上使后續(xù)工序無法適應(yīng)整體設(shè)計，從而需要一定程度的軟IP修正，在性能上也不可能獲得全面的優(yōu)化。由于軟核是以源代碼的形式提供，盡管源代碼可以采用加密方法，但其知識產(chǎn)權(quán)保護問題不容忽視。

　　硬核提供設(shè)計階段最終階段產(chǎn)品：掩模。以經(jīng)過完全的布局布線的網(wǎng)表形式提供，這種硬核既具有可預(yù)見性，同時還可以針對特定工藝或購買商進行功耗和尺寸上的優(yōu)化。盡管硬核由于缺乏靈活性而可移植性差，但由于無須提供寄存器轉(zhuǎn)移級(RTL)文件，因而更易于實現(xiàn)IP保護。

　　固核則是軟核和硬核的折衷。大多數(shù)應(yīng)用于FPGA的IP內(nèi)核均為軟核，軟核有助于用戶調(diào)節(jié)參數(shù)并增強可復(fù)用性。軟核通常以加密形式提供，這樣實際的 RTL對用戶是不可見的，但布局和布線靈活。在這些加密的軟核中，如果對內(nèi)核進行了參數(shù)化，那么用戶就可通過頭文件或圖形用戶接口(GUI)方便地對參數(shù)進行操作。對于那些對時序要求嚴格的內(nèi)核(如PCI接口內(nèi)核)，可預(yù)布線特定信號或分配特定的布線資源，以滿足時序要求。這些內(nèi)核可歸類為固核，由于內(nèi)核是預(yù)先設(shè)計的代碼模塊，因此這有可能影響包含該內(nèi)核的整體設(shè)計。由于內(nèi)核的建立(setup)、保持時間和握手信號都可能是固定的，因此其它電路的設(shè)計時都必須考慮與該內(nèi)核進行正確地接口。如果內(nèi)核具有固定布局或部分固定的布局，那么這還將影響其它電路的布局。

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????? 軟IP內(nèi)核通常是用某種HDL（硬件描述語言HDL(Hardware Description Language)）文本提交用戶，它已經(jīng)過行為級設(shè)計優(yōu)化和功能驗證，但其中不含有任何具體的物理信息。據(jù)此，用戶可以綜合出正確的門電路級網(wǎng)表，并可以進行后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有最大的靈活性，可以很容易地借助于EDA綜合工具與其他外部邏輯電路結(jié)合成一體，根據(jù)各種不同的半導(dǎo)體工藝，設(shè)計成具有不同性能的器件。可以商品化的軟IP內(nèi)核一般電路結(jié)構(gòu)總門數(shù)都在5000門以上。但是，如果后續(xù)設(shè)計不當(dāng)，有可能導(dǎo)致整個結(jié)果失敗。軟IP內(nèi)核又稱作虛擬器件。

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>> arm是硬核還是軟核 半導(dǎo)體知識產(chǎn)權(quán)（IP）授權(quán)這種新興的商業(yè)模式近兩年吸引了越來越多公司的參與。最早進入市場的ARM、MIPS在挖到第一桶黃金之后，IBM、Tensilica、AMD也紛紛走上IP授權(quán)之路。IBM公司已經(jīng)將其在業(yè)內(nèi)影響非常大、但一直專用的Power PC系列微處理器架構(gòu)開放；強調(diào)可配置性的Tensilica其市場宣傳力度也是有增無減；而全球兩大x86 CPU芯片供應(yīng)商之一的AMD也一改過去只賣芯片的業(yè)務(wù)模式，將其一款用于嵌入式應(yīng)用的CPU 核拿出來進行IP授權(quán)。

　　市場的需求、更快的上市時間的壓力、設(shè)計復(fù)雜度的日益提升，以及產(chǎn)業(yè)越來越細化的分工，共同促進了IP產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。市場調(diào)研公司Semico Research指出，IP是刺激半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)增長的下一個“殺手應(yīng)用”催化劑。該公司預(yù)測，半導(dǎo)體IP市場2009年將超過41億美元，復(fù)合年增長率為23.2%。

　　在IP授權(quán)市場上，到目前為止最值得提及的應(yīng)該還是最早的進入者ARM，除了其產(chǎn)品本身的優(yōu)點以外，ARM構(gòu)建了一個強大的生態(tài)系統(tǒng)。據(jù)介紹，目前ARM 共有600多家合作伙伴，這其中包括系統(tǒng)和物理IP提供商、工具提供商，以及操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件

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提供商。盡管ARM不斷有新產(chǎn)品推出，但在ARM的所有產(chǎn)品中，ARM 7仍然是主流，ARM中國總裁譚軍博士介紹，2004年授權(quán)的13億個ARM芯片中，大約有四分之三是ARM 7。他表示：“我們估計，2005年這個數(shù)字約是16億，而到2010年，這個數(shù)字有望達到45億。我們希望ARM的增長速度能保持在半導(dǎo)體行業(yè)增長速度的兩倍。”

　　面對中國市場，一些IP提供商已經(jīng)在逐漸開放其軟核，而ARM還是主推硬核，對于這一點，譚軍解釋：“我們認為，在中國市場80%以上的客戶不需要軟核。首先，用軟核進行開發(fā)，面市時間（time-to-market）通常是12個月，而硬核僅需要3個月；此外，在客戶把軟核做成硬核的過程中，同時還要保證性能和硬核一樣好。對于這一點，只有那些具有完善的流程和人力保證的公司才可以做到；而且軟核的授權(quán)費用比硬核高，因為硬核相對來說是通用的，其支持和維護的費用由多家公司平攤，而軟核因為用戶少，因而每個公司需要負擔(dān)的費用相對較高。”

　　而對于目前市場上的可配置IP核，譚軍認為，由于采用可配置IP的系統(tǒng)，需要自己寫軟件，這對客戶的要求很高。而由于ARM核的不可配置性，不用擔(dān)心軟件的兼容性問題。目前， Windows Mobile、Palm、Symbian等主流的操作系統(tǒng)都支持ARM核。

　　ARM始終關(guān)注那些消費產(chǎn)品相關(guān)的應(yīng)用，如數(shù)字家庭、手機和汽車電子，這些應(yīng)用也最能體現(xiàn)ARM核低功耗的優(yōu)勢。譚軍介紹：“目前國內(nèi)已經(jīng)有20多家公司從ARM 獲得授權(quán)，分別用于多媒體手機、數(shù)字電視、PMP等消費電子產(chǎn)品的設(shè)計。”在ARM中國2005技術(shù)研討會上，譚軍向與會聽眾展示了國內(nèi)一家本土廠商采用ARM 9完全自主設(shè)計的多媒體手機，該手機具有卡拉OK、看電影、攝像等眾多功能。 唉，復(fù)雜，搞不明白。

總結(jié)

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