ip核之概念和分類

IP（Intellectual Property）內核模塊是一種預先設計好的甚至已經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內核模塊有行為（behavior）、結構（structure）和物理（physical）3級不同程度的設計，對應有主要描述功能行為的“軟IP內核(soft IP core)”、完成結構描述的“固IP內核(firm IP core)”和基于物理描述并經過工藝驗證的“硬IP內核(hard IP core)”3個層次。這相當于集成電路（器件或部件）的毛坯、半成品和成品的設計技術。

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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，應用開發過程與普通的HDL設計也十分相似，只是所需的開發硬軟件環境比較昂貴。軟IP的設計周期短，設計投入少。由于不涉及物理實現，為后續設計留有很大的發揮空間，增大了IP的靈活性和適應性。其主要缺點是在一定程度上使后續工序無法適應整體設計，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，但其知識產權保護問題不容忽視。

　　硬核提供設計階段最終階段產品：掩模。以經過完全的布局布線的網表形式提供，這種硬核既具有可預見性，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移級(RTL)文件，因而更易于實現IP保護。

　　固核則是軟核和硬核的折衷。大多數應用于FPGA的IP內核均為軟核，軟核有助于用戶調節參數并增強可復用性。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，如果對內核進行了參數化，那么用戶就可通過頭文件或圖形用戶接口(GUI)方便地對參數進行操作。對于那些對時序要求嚴格的內核(如PCI接口內核)，可預布線特定信號或分配特定的布線資源，以滿足時序要求。這些內核可歸類為固核，由于內核是預先設計的代碼模塊，因此這有可能影響包含該內核的整體設計。由于內核的建立(setup)、保持時間和握手信號都可能是固定的，因此其它電路的設計時都必須考慮與該內核進行正確地接口。如果內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，它已經過行為級設計優化和功能驗證，但其中不含有任何具體的物理信息。據此，用戶可以綜合出正確的門電路級網表，并可以進行后續結構設計，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合成一體，根據各種不同的半導體工藝，設計成具有不同性能的器件?？梢陨唐坊能汭P內核一般電路結構總門數都在5000門以上。但是，如果后續設計不當，有可能導致整個結果失敗。軟IP內核又稱作虛擬器件。

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>> arm是硬核還是軟核 半導體知識產權（IP）授權這種新興的商業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授權之路。IBM公司已經將其在業內影響非常大、但一直專用的Power PC系列微處理器架構開放；強調可配置性的Tensilica其市場宣傳力度也是有增無減；而全球兩大x86 CPU芯片供應商之一的AMD也一改過去只賣芯片的業務模式，將其一款用于嵌入式應用的CPU 核拿出來進行IP授權。

　　市場的需求、更快的上市時間的壓力、設計復雜度的日益提升，以及產業越來越細化的分工，共同促進了IP產業的快速發展。市場調研公司Semico Research指出，IP是刺激半導體產業增長的下一個“殺手應用”催化劑。該公司預測，半導體IP市場2009年將超過41億美元，復合年增長率為23.2%。

　　在IP授權市場上，到目前為止最值得提及的應該還是最早的進入者ARM，除了其產品本身的優點以外，ARM構建了一個強大的生態系統。據介紹，目前ARM 共有600多家合作伙伴，這其中包括系統和物理IP提供商、工具提供商，以及操作系統和應用軟件

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提供商。盡管ARM不斷有新產品推出，但在ARM的所有產品中，ARM 7仍然是主流，ARM中國總裁譚軍博士介紹，2004年授權的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年這個數字約是16億，而到2010年，這個數字有望達到45億。我們希望ARM的增長速度能保持在半導體行業增長速度的兩倍。”

　　面對中國市場，一些IP提供商已經在逐漸開放其軟核，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，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的費用相對較高?！?br />
　　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，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，不用擔心軟件的兼容性問題。目前， Windows Mobile、Palm、Symbian等主流的操作系統都支持ARM核。

　　ARM始終關注那些消費產品相關的應用，如數字家庭、手機和汽車電子，這些應用也最能體現ARM核低功耗的優勢。譚軍介紹：“目前國內已經有20多家公司從ARM 獲得授權，分別用于多媒體手機、數字電視、PMP等消費電子產品的設計。”在ARM中國2005技術研討會上，譚軍向與會聽眾展示了國內一家本土廠商采用ARM 9完全自主設計的多媒體手機，該手機具有卡拉OK、看電影、攝像等眾多功能。 唉，復雜，搞不明白。

總結

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