Ядро интеллектуальной собственности полупроводников - Semiconductor intellectual property core

В электронный дизайн, а ядро интеллектуальной собственности полупроводников, IP ядро, или же Блокировка IP является многоразовым блоком логики, ячейки или Интегральная схема дизайн макета, который интеллектуальная собственность одной партии. IP-ядра могут быть лицензированный другой стороне или принадлежат и используются одной стороной. Термин происходит от лицензирования патент или исходный код Авторские права что есть в дизайне. Дизайнеры специализированные интегральные схемы (ASIC) и системы программируемая вентильная матрица Логика (FPGA) может использовать IP-ядра в качестве строительных блоков.

История

Лицензирование и использование IP-ядер в микросхеме (обычно называемой «микросхемой») стало обычной практикой в ​​1990-х годах. Было много лицензиаров, а также много литейные заводы конкурируют на рынке. В 2013 году наиболее широко лицензируемыми IP-ядрами были Arm Holdings (Доля рынка 43,2%), Synopsys Inc. (Доля рынка 13,9%), Воображение Технологии (Доля рынка 9%) и Системы дизайна Cadence (Доля рынка 5,1%).[1]

Типы IP-ядер

Использование IP-ядра в чип дизайн сравнимо с использованием библиотека за компьютерное программирование или дискретный Интегральная схема компонент для печатная плата дизайн. Каждый является многоразовый компонент дизайна логика с определенным интерфейс и поведение, которое было проверено создателем и интегрирован в более крупный дизайн.

Мягкие сердечники

Ядра IP обычно предлагаются как синтезируемый RTL в язык описания оборудования Такие как Verilog или же VHDL. Это аналог языки низкого уровня например, C в области компьютерного программирования. IP-ядра доставлены в конструкторы микросхем поскольку RTL позволяет разработчикам микросхем изменять конструкции на функциональном уровне, хотя многие поставщики IP не предлагают гарантия или поддержка измененных дизайнов.[нужна цитата ]

IP-ядра также иногда предлагаются в качестве общих шлюзов. списки соединений. Список соединений - это представление логической алгебры логической функции IP, реализованное как общее ворота или же процесс -специфический стандартные ячейки. Ядро IP, реализованное в виде общих ворот, может быть скомпилировано для любого технологического процесса. Список соединений на уровне ворот аналогичен код сборки листинг в области компьютерного программирования. Список соединений дает производителю ядра IP разумную защиту от обратного проектирования. Смотрите также: защита макета интегральной схемы.

И список соединений, и синтезируемые ядра называются мягкими ядрами, поскольку оба позволяют синтез, размещение и маршрутизация (SPR ) расчетный поток.

Жесткие ядра

Жесткие ядра (или аппаратные макросы) - это аналоговые или цифровые IP-ядра, функции которых не могут быть существенно изменены разработчиками микросхем. Обычно они определяются как физическое описание нижнего уровня, специфичное для конкретной технологии процесса. Жесткие ядра обычно обеспечивают лучшую предсказуемость временных характеристик микросхемы и области для их конкретной технологии.[нужна цитата ]

Аналоговый и смешанный сигнал логика вообще такая же жёсткая. Следовательно, аналог IP (СерДес, ФАПЧ, ЦАП, АЦП, PHYs и т. д.) предоставляются производителям микросхем в формате топологии транзисторов (например, GDSII ). Цифровые IP-ядра иногда также предлагаются в формате макета.

Схема низкоуровневых транзисторов должна соответствовать цели Литейный завод правила проектирования процессов. Следовательно, жесткие ядра, поставляемые для одного литейного процесса, не могут быть легко перенесены на другой процесс или литейное производство. Операторы торговых предприятий (например, IBM, Fujitsu, Samsung, TI и т. д.) предлагают различные IP-функции с аппаратными макросами, созданные для их собственных производственных процессов, что помогает обеспечить привязка к клиенту.

Источники IP ядер

Лицензионная функциональность

Многие из самых известных IP-ядер мягкий микропроцессор конструкции. Их наборы инструкций отличаются от небольших 8-битных процессоров, таких как 8051 и ПОС, на 32-битные и 64-битные процессоры, такие как ARM архитектуры или же Архитектуры RISC-V. Такие процессоры составляют «мозг» многих встроенные системы. Они обычно Наборы инструкций RISC скорее, чем Наборы инструкций CISC подобно x86 потому что требуется меньше логики. Поэтому конструкции меньше. Кроме того, лидеры x86 Intel и AMD серьезно защищают интеллектуальную собственность своих процессоров и не используют ее. Бизнес модель для них x86-64 линии микропроцессоры.

IP-ядра также лицензируются для различных периферийных контроллеров, например для PCI Express, SDRAM, Ethernet, ЖК дисплей, AC'97 аудио и USB. Для многих из этих интерфейсов требуются как цифровые логические, так и аналоговые IP-ядра для управления и приема сигналов с высокой скоростью, высоким напряжением или высоким напряжением. сопротивление сигналы вне микросхемы.

«Аппаратные» (в отличие от программно-программируемых программных микропроцессоров, описанных выше) IP-ядра с цифровой логикой также лицензированы для фиксированных функций, таких как MP3 аудио декодирование, 3D GPU, цифровое видео кодировать / декодировать и другие DSP такие функции как БПФ, DCT, или же Витерби кодирование.

Продавцы

Смотрите также: Список поставщиков полупроводниковых IP-ядер

Размер разработчиков и лицензиаров ядра IP варьируется от частных лиц до многомиллиардных корпораций. Разработчики, а также их заказчики, производящие микросхемы, находятся по всему миру.

Кремниевая интеллектуальная собственность (ГЛОТОК, Кремний IP) это Бизнес модель для полупроводниковой компании, которая лицензирует свою технологию клиенту как интеллектуальная собственность. Компания с такой бизнес-моделью - это полупроводниковая компания fabless, которая не предоставляет своим клиентам физических микросхем, а просто способствует их разработке, предлагая определенные функциональные блоки. Обычно заказчиками являются компании, производящие полупроводники, или разработчики модулей, занимающиеся разработкой полупроводников внутри компании. Компания, желающая изготовить сложное устройство, может получить лицензию на использование проверенных функциональных блоков другой компании, таких как микропроцессор вместо разработки собственного дизайна, что потребует дополнительных затрат времени и средств.

Индустрия кремниевых IP-адресов стабильно растет на протяжении многих лет. Наиболее успешные компании Silicon IP, часто называемые Star IP, включают: ARM Holdings и Рамбус. По оценкам Gartner Group, общая стоимость продаж интеллектуальной собственности на кремниевые кристаллы в 2005 году составила 1,5 миллиарда долларов США с ожидаемым ежегодным ростом примерно на 30%.[2][нуждается в обновлении ]

Упрочнение IP

Повышение уровня защиты IP - это процесс повторного использования проверенных конструкций и быстрого вывода на рынок решений с низким уровнем риска при производстве. Интеллектуальная собственность (IP) (или интеллектуальная собственность Silicon) ядер дизайна.

Например, цифровой сигнальный процессор (DSP) разработан из софт-ядер[требуется разъяснение ] RTL (Уровень регистрации-передачи ) формат, и он может быть нацелен на разные технологии или разные производители для получения разных реализаций. Процесс усиления защиты IP - от программного ядра до создания повторно используемых жестких (аппаратных) ядер.[требуется разъяснение ]. Основным преимуществом такого жесткого IP-адреса является его предсказуемые характеристики, поскольку IP-адрес был предварительно реализован, в то время как он предлагает гибкость программных ядер. Он может поставляться с набором моделей для моделирования для проверки.

Усилия по укреплению мягкой интеллектуальной собственности требуют использования качества целевой технологии, целей дизайна и методологии. Жесткий IP был проверен в целевой технологии и приложении. Например. твердое ядро ​​в формате GDS II считается очищенным в DRC (Проверка правил проектирования ) и LVS (см. Макет против схемы ). Т.е. которые могут соответствовать всем правилам, необходимым для производства на конкретном литейном производстве.[3][4]

Бесплатно и с открытым исходным кодом

Примерно с 2000 г. OpenCores.org предлагает различные программные ядра, в основном написанные на VHDL и Verilog. Все эти ядра представлены в бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом -лицензия, такая как Стандартная общественная лицензия GNU или же BSD-подобные лицензии.[5]С 2010 года такие инициативы, как RISC-V привели к значительному увеличению количества доступных IP-ядер (почти 50 к 2019 г.[6]). Это помогло расширить сотрудничество в разработке безопасных и эффективных проектов.[7]

Агрегаторы

Агрегаторы интеллектуальной собственности ведут каталоги ядер от различных поставщиков и предоставляют своим клиентам услуги поиска и маркетинга.

  • Дизайн и повторное использование[8]
  • ChipEstimate[9]
  • ChipPath[10]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Кларк, Питер (23 апреля 2014 г.). «Cadence входит в четверку лидеров в рейтинге полуинтервалов IP». EE Times Europe (Нет данных). Питер Кларк. European Business Press SA. Архивировано из оригинал 2 августа 2014 г.. Получено 14 июля, 2014.
  2. ^ Киат Сенг Йео, Ким Теан Нг, Чжи Хуэй Конг Интеллектуальная собственность для интегральных схем , J. Ross Publishing, 2010 г. ISBN  1-932159-85-1
  3. ^ http://www.eettaiwan.com/ART_8800406094_480102_AN_71148c3a.HTM В архиве 2009-08-04 в Wayback Machine Защита IP от eetTaiwan Мертвая ссылка 2011 06 30
  4. ^ http://ic.hkstp.org/ip_mpw_ip.html[постоянная мертвая ссылка ] Подробнее об усилении защиты IP. Организация (созданная правительством) предоставляет услуги по усилению защиты IP и интеграции IP. На китайском.
  5. ^ «Лицензирование :: OpenCores». opencores.org. Получено 2019-11-14.
  6. ^ «Обзор ядер RISC-V и SoC». Фонд RISC-V. Получено 8 октября 2019.
  7. ^ Даунхауэр, Денис. «Актуальность ядер интеллектуальной собственности с открытым исходным кодом для развития Интернета вещей». Блог Интернета вещей. Делойт. Получено 8 октября 2019.
  8. ^ Дизайн и повторное использование
  9. ^ ChipEstimate
  10. ^ Бесплатный IP-каталог ChipPath В архиве 2014-07-17 в Archive.today

внешняя ссылка