Yarı iletken fikri mülkiyet çekirdeği - Semiconductor intellectual property core

Olarak elektronik tasarım , bir yarı iletken fikri mülkiyet çekirdek ( SIP çekirdek ), IP çekirdek veya IP bloğu mantık, hücre ya da bir yeniden birimi entegre devre olup düzeni tasarım fikri mülkiyet , bir parti. IP çekirdekleri başka bir tarafa lisanslanabilir veya tek bir tarafça sahip olunabilir ve kullanılabilir. Terim , tasarımda bulunan patent veya kaynak kodu telif hakkının lisanslanmasından gelir . Uygulamaya özel entegre devrelerin (ASIC) ve sahada programlanabilir kapı dizisi (FPGA) mantığı sistemlerinin tasarımcıları, yapı taşları olarak IP çekirdeklerini kullanabilir.

Tarih

Çip tasarımında IP çekirdeklerinin lisanslanması ve kullanımı 1990'larda yaygın bir uygulamaya girdi. Piyasada rekabet eden birçok lisans veren ve ayrıca birçok dökümhane vardı . 2013 yılında en yaygın lisanslı IP çekirdekleri Arm Holdings (%43,2 pazar payı), Synopsys Inc. (%13,9 pazar payı), Imagination Technologies (%9 pazar payı) ve Cadence Design Systems (%5,1 pazar payı) şirketlerindendir.

IP çekirdek türleri

Yonga tasarımında bir IP çekirdeğinin kullanımı, bilgisayar programlama için bir kitaplığın veya baskılı devre kartı tasarımı için ayrı bir entegre devre bileşeninin kullanımına benzer . Her biri, yaratıcısı tarafından doğrulanmış ve daha büyük bir tasarıma entegre edilmiş tanımlanmış bir arayüz ve davranışa sahip tasarım mantığının yeniden kullanılabilir bir bileşenidir .

Yumuşak çekirdekler

IP çekirdekleri genellikle Verilog veya VHDL gibi bir donanım tanımlama dilinde sentezlenebilir RTL olarak sunulur . Bunlar, bilgisayar programlama alanındaki C gibi düşük seviyeli dillere benzer . Yonga tasarımcılarına RTL olarak teslim edilen IP çekirdekleri , çoğu IP satıcısı değiştirilmiş tasarımlar için hiçbir garanti veya destek sunmasa da , yonga tasarımcılarının tasarımları işlevsel düzeyde değiştirmesine izin verir .

IP çekirdekleri bazen genel geçit düzeyinde ağ listeleri olarak da sunulur . Netlist genel olarak uygulanan IP'nin mantıksal işlevin bir Boole cebir temsilidir kapıları ya da işlem özgü standart hücreleri . Genel kapılar olarak uygulanan bir IP çekirdeği, herhangi bir işlem teknolojisi için derlenebilir. Geçit düzeyinde bir ağ listesi, bilgisayar programlama alanındaki bir montaj kodu listesine benzer . Bir ağ listesi, IP çekirdek satıcısına tersine mühendisliğe karşı makul bir koruma sağlar. Ayrıca bakınız: entegre devre düzeni tasarım koruması .

Hem netlist hem de sentezlenebilir çekirdekler, her ikisi de sentez , yerleştirme ve yönlendirme ( SPR ) tasarım akışına izin verdiği için yumuşak çekirdekler olarak adlandırılır .

Sert çekirdekler

Sert çekirdekler (veya sert makrolar), işlevleri çip tasarımcıları tarafından önemli ölçüde değiştirilemeyen analog veya dijital IP çekirdekleridir. Bunlar genellikle belirli bir proses teknolojisine özgü daha düşük seviyeli bir fiziksel tanım olarak tanımlanır. Sert çekirdekler genellikle çip zamanlama performansı ve kendi özel teknolojileri için alan konusunda daha iyi öngörülebilirlik sunar.

Analog ve karışık sinyal mantığı genellikle sabit çekirdekler olarak dağıtılır. Bu nedenle, analog IP ( SerDes , PLLs , DAC , ADC , PHYs , vb.) çip üreticilerine transistör yerleşimi formatında ( GDSII gibi ) sağlanır. Dijital IP çekirdekleri bazen düzen biçiminde de sunulur.

Düşük seviyeli transistör düzenleri, hedef dökümhanenin süreç tasarım kurallarına uymalıdır. Bu nedenle, bir dökümhanenin işlemi için teslim edilen sert maçalar, farklı bir işleme veya dökümhaneye kolayca taşınamaz. Tüccar dökümhane operatörleri ( IBM , Fujitsu , Samsung , TI , vb.), kendi dökümhane süreçleri için oluşturulmuş çeşitli sabit makro IP işlevleri sunarak, müşterinin kilitlenmesini sağlamaya yardımcı olur .

IP çekirdeklerinin kaynakları

Lisanslı işlevsellik

En iyi bilinen IP çekirdeklerinin çoğu, yumuşak mikroişlemci tasarımlarıdır. Bunların talimat kümeleri gibi küçük 8-bit işlemci, farklı 8051 ve PIC , 32-bit, 64-bit işlemci gibi ARM mimarileri veya RISC V mimarileri . Bu tür işlemciler, birçok gömülü sistemin "beyinini" oluşturur . Daha az mantık gerektiğinden , genellikle x86 gibi CISC komut kümeleri yerine RISC komut kümeleridir . Bu nedenle tasarımlar daha küçüktür. Ayrıca, x86 liderleri Intel ve AMD ağır onların işlemci tasarımları fikri mülkiyet haklarını korumak ve bu kullanmayan iş modeli kendi için X86-64 hatları mikroişlemci .

IP çekirdekleri, PCI Express , SDRAM , Ethernet , LCD ekran , AC'97 ses ve USB gibi çeşitli çevresel denetleyiciler için de lisanslanmıştır . Bu arayüzlerin birçoğu , çipin dışında yüksek hız, yüksek voltaj veya yüksek empedans sinyallerini sürmek ve almak için hem dijital mantık hem de analog IP çekirdekleri gerektirir .

"Kablolu" (yukarıda açıklanan yazılımla programlanabilir yumuşak mikroişlemcilerin aksine) dijital mantık IP çekirdekleri ayrıca MP3 ses kod çözme, 3D GPU , dijital video kodlama/kod çözme gibi sabit işlevler ve FFT , DCT veya diğer DSP işlevleri için lisanslıdır. Viterbi kodlaması.

Satıcılar

Ayrıca bakınız: Yarı iletken IP çekirdek satıcılarının listesi

IP çekirdek geliştiricileri ve lisans verenleri, bireylerden milyarlarca dolarlık şirketlere kadar çeşitli boyutlardadır. Geliştiriciler ve çip üreten müşterileri dünyanın her yerinde bulunuyor.

Silikon Fikri Mülkiyet ( SIP , Silicon IP ), teknolojisini bir müşteriye fikri mülkiyet olarak lisansladığı bir yarı iletken şirket için bir iş modelidir . Böyle bir iş modeline sahip bir şirket , müşterilerine fiziksel çipler sağlamayan, sadece belirli fonksiyonel bloklar sunarak müşterinin çip geliştirmesini kolaylaştıran efsanevi bir yarı iletken şirkettir . Tipik olarak müşteriler, yarı iletken şirketleri veya kurum içi yarı iletken geliştirme ile modül geliştiricileridir. Karmaşık bir cihaz üretmek isteyen bir şirket , ek zaman ve maliyet gerektiren kendi tasarımını geliştirmek yerine, başka bir şirketin mikroişlemci gibi iyi test edilmiş fonksiyonel bloklarını kullanma haklarına sahip olabilir .

Silikon IP endüstrisi uzun yıllardır istikrarlı bir büyüme göstermiştir. Genellikle Star IP olarak anılan en başarılı Silicon IP şirketleri arasında ARM Holdings ve Rambus bulunur . Gartner Group, silikon fikri mülkiyeti ile ilgili satışların toplam değerini, %30 civarında bir yıllık büyüme beklentisiyle 2005 yılında 1.5 milyar ABD Doları olarak tahmin etti.

IP sertleştirme

IP sağlamlaştırma, kanıtlanmış tasarımları yeniden kullanmak ve tasarım çekirdeklerinin Fikri mülkiyetini (IP) (veya Silikon fikri mülkiyetini) sağlamak için hızlı pazara sunma süresi, üretimde düşük riskli çözümler üretmek için bir süreçtir .

Örneğin, RTL formatındaki yumuşak çekirdeklerden bir dijital sinyal işlemcisi (DSP) geliştirilir ve farklı uygulamalar elde etmek için çeşitli teknolojilere veya farklı dökümhanelere hedeflenebilir. IP sertleştirme süreci, yumuşak çekirdekten yeniden kullanılabilir sabit (donanım) çekirdekler oluşturmaya kadardır. Bu tür sabit IP'nin ana avantajı, IP önceden uygulanmış olduğu için tahmin edilebilir özellikleridir ve yumuşak çekirdeklerin esnekliğini sunar. Doğrulama için simülasyonlar için bir dizi modelle gelebilir.

Yumuşak IP'yi sağlamlaştırma çabası, hedef teknolojinin kalitesinin, tasarım hedeflerinin ve metodolojinin kullanılmasını gerektirir. Sabit IP, hedef teknoloji ve uygulamada kanıtlanmıştır. Örneğin GDS II formatında sabit çekirdek DRC (temiz söylenen Tasarım kural kontrolü ) ve NAHTARLAMA (bkz Şematik Karşı Düzeni ). Yani, belirli bir dökümhane tarafından üretim için gerekli tüm kuralları geçebilir.

Ücretsiz ve açık kaynak

2000 yılından bu yana, OpenCores.org , çoğunlukla VHDL ve Verilog ile yazılmış çeşitli yumuşak çekirdekler sunmaktadır . Bu çekirdeklerin tümü , GNU Genel Kamu Lisansı veya BSD benzeri lisanslar gibi ücretsiz ve açık kaynaklı yazılım lisansı altında sağlanır . 2010'dan bu yana, RISC-V gibi girişimler, mevcut IP çekirdeği sayısında büyük bir artışa neden oldu (2019'a kadar neredeyse 50). Bu, güvenli ve verimli tasarımlar geliştirmede işbirliğini artırmaya yardımcı oldu.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar