前言
随着集成电路规模和复杂性的增加，基于IP（Intellectual
Property，知识产权）复用技术的设计方法已成为弥补设计生产效率和芯片密度之间的差距以及快速进入市场的最有效的方法。1997年，CICC（Custom
IC
conference，专用IC国际年会）的"单元建库"论文分册首次出现有关IP的报道。如今，在基于IP复用技术的SoC（System
on
Chip，系统芯片）时代，80%的SoC将采用复用的IP核。集成电路设计正分裂为系统级芯片设计和IP设计两个独立产业。IP已进入商品化交易市场，成为决定集成电路芯片推向市场的关键。
IP可用性、可复用性、质量评估、建库及IP交易需要统一的标准来支持。国际上有关集成电路IP设计、可用性、可复用性及质量评估及其标准化等工作从上世纪90年代后期开始启动，交易市场初步形成。目前世界半导体产业的主要国家和地区都相继建立了IP/SoC设计、交易、管理的组织和机构，包括VSIA（美国）、VCX（英国）、D&R（法国）、IPTC（日本）、SIPCA（韩国）、RAPID以及我国台湾SoC推动联盟等。这些组织正在积极进行IP标准化工作，推进了IP产业的发展。
IP/SoC的标准主要由VSIA（Virtual Socket Interface
Alliance，虚拟插座接口联盟）制定，另外一个重要组织是OCP-IP（Open Core Protocol
International Partner
Ship，开放内核协议国际合作组织）。目前两个组织加强了合作，在模块互连、虚拟插座等标准上相互支持和采用。
VSIA简介
VSIA成立于1996年9月，总部设在美国加州，是SoC-IP核设计规范和接口标准化的国际组织。VSIA是开放型机构，除了系统业者、半导体厂商、IP与EDA公司外，还接受其他相关组织和个人的入会申请。VSIA现有约200会员，其中包含全球知名的系统及半导体大厂以及约30位个人成员。
VSIA的宗旨是为日趋复杂的IC设计制定可遵循的技术标准，促进IP/SoC产业的发展，通过制定能够推动混合和适配（Mix
& Match）不同厂商提供的VC（Virtual
Component，虚拟元件/虚拟组件，即IP核）的公开标准来加速SoC的开发。VSIA希望通过发布开放的接口标准创建一个环境，促进IP使用并简化外部IP与内部设计之间的接口，这样VC就能以最少（甚至不需要）的胶合逻辑电路轻松地满足"虚拟接口"需求，而且是基于功能和物理层面的，从而使得任意IP公司生产的虚拟元件都能方便地"插入"到"虚拟插座"。VSIA对满足其技术要求的其他组织开发的IP工业标准进行认证，如果在某些领域没有相关标准，VSIA则为IP/SoC产业开发新的标准。
VSIA陆续设置了多个开发工作组（Development Working
Group，DWG）来负责主要技术标准的选定和制定工作。随着工作重点的转移，有些工作组被解散，同时成立了一些新的工作组，VSIA设置的10个开发工作组如表1所示。
表1 VSIA的开发工作组
工作组名称 | 工作组中文名 | 职责及主要工作 | 备注 |
Virtual Component (VC) Quality DWG | 虚拟元件质量 | 定义虚拟元件质量属性； 建立可执行的QIP质量评估系统 | |
Hardware-dependent Software (HdS) DWG | 与硬件相关的软件 | 发布了Hds的《定义和分类法》文档； 开始了在Hds API上的工作 | |
Platform Bases Design (PBD) DWG | 基于平台的设计 | 发布了PBD的《定义和分类法》文档 | |
Virtual Component Transfer (VCT) DWG | 虚拟元件转让 | VCT1-定义《VC元信息集》文档； VCT2-为VCT1的信息集定义详细的属性和格式； VCT3-VC封装 | 分为VCT1、VCT2、VCT3 |
Functional Verification (VER) DWG | 功能验证 | 发布了《验证分类法》文档和《验证规范》 | |
IP Protection DWG | IP保护 | 发布了IP保护白皮书和《VC物理标签识别标准》（VCID） | |
Implementation DWG | 实现 | 发布了《信号完整性规范（第二版）》 | 由原实现/验证（Implementation/Verification）和模拟/混合信号（Analog-Mixed
Signal/Signal Integrity）工作组合并而成 |
On-Chip Bus (OCB) DWG | 片上总线 | 发布了《VC接口标准》 | |
Mfg.Related Test DWG | 与制造相关的测试 | 发布了《VC测试存取结构标准》 | 目前小组处于非活动状态 |
System Level Design DWG | 系统设计 | 发布了《系统级模型分类法》文档； 发布了《数据类型标准》； 发布了《系统级接口（SLIF）行为文档标准》 | 该小组已被解散 |
目前，VSIA正在对机构的组织和管理形式进行调整，以工作组开展活动的方式开始转变为以"支柱"的形式，初期成立的三个支柱是IP质量、IP保护和R&D。除了原有的质量和保护工作组外，其他的工作组都转移到R&D支柱中。VSIA开始走出去和行业的大公司加强了接触，并且越来越关注业界的商业问题；越来越多的大公司也开始加入到VSIA的标准制定中来。VSIA由只提供标准向为业界提供全面的解决方案转移，解决SoC团队面临的问题。另外，VSIA还开始在世界各个地区建立特别兴趣小组（Special
Interest Group，SIG），使标准的制定从封闭状态走向兴趣驱动和技术驱动相结合的方式。
VSIA发布的IP复用标准
目前，VSIA已发布了基于IP复用的8个规范、5个标准、4个分类法文件、1个质量度量电子表格软件以及其他一些文件。
1.IP复用规范
VSIA发布的规范是有关控制IP核可交付使用的要求，规范通过要求IP核遵守相应的标准或通过定义它们在规范中的形态保证可交付使用的形式。已经发布的有关IP复用的8个规范如表2所示。
表2 VSIA关于IP复用的规范
规范名称 | 规范译名 |
Analog/Mixed-Signal Extension | 模拟/混合信号扩展 |
Analog/Mixed-Signal Signal Integrity Extension | 模拟/混合信号完整性扩展 |
On-Chip Bus Attributes | 片上总线属性 |
Signal Integrity Specification | 信号完整性 |
Soft and Hard VC Structural,Performance and Physical Modeling | 软核、硬核虚拟元件结构、性能和物理建模 |
Test Data Interchange Formats and Guidelines for VC Providers | 虚拟元件供应商测试数据交换格式和准则 |
Virtual Component Transfer | 虚拟元件转让 |
Specification for VC/SoC Functional Verification | 虚拟元件/系统级芯片功能验证规范 |
（2）IP复用标准
VSIA标准是对有用的设计或项（item）的描述，如结构、总线、算法、程序、语言、格式或协议等，VSIA发布的5个IP复用标准如表3所示。
表3 VSIA关于IP复用的标准
标准名称 | 标准译名 |
System-Level Interface Behavioral Documentation Standard | 系统级接口行为文档制定标准 |
Test Access Architecture Standard | 测试访问结构标准 |
Virtual Component Attributes(VCA)With Formats for
Profiling,Selection and Transfer Standard | 用于描述、选择和转让的虚拟元件属性（VCA）格式标准 |
Virtual Component Identification Physical Tagging Standard(VCID) | 虚拟元件物理标签识别标准 |
Virtual Component Interface Standard | 虚拟元件接口标准 |
3.其他文档
VSIA的文档结构包括三个层次，最上层是VSI总体文档，中间一层是VCI可发布文档，最下层是各个工作组制定的规范。除标准和规范外，VSIA发布的其他文档主要是术语和概念的定义，如VC的命名、分类法以及白皮书等，如表4所示。
表4 VSIA发布的文档
文档名称 | 文档译名 |
Overview Document | 总体文档 |
Architecture Document | 体系文档 |
Deliverables Document | 可发布文档 |
IP Protection White Paper：Schemes,Alternatives and Discussion(IPPWP
1) | IP保护白皮书：方案，备选，讨论 |
IP Protection White Paper：The Value and Management of Intellectual
Assets(IPPWP 2) | IP保护白皮书：知识产权的评估和管理 |
IP Protection White Paper：Technical Measures and Best Practices for
securing Proprietary Information(IPPWP 3) | IP保护白皮书：保护订权信息的技术措施和最优实践 |
System Level Design Model Taxonomy | 系统级设计模型分类法 |
Taxonomy of Functional Verification for Virtual Component
Development and Integration | 虚拟元件开发与集成的功能验证分类法 |
Hardware-dependent Software Taxonomy | 依赖于硬件的软件分类法 |
Platform-Based Design Definitions and Taxonomy | 基于平台设计的定义和分类法 |
VSIA的部分IP核标准简介
IP标准是IP复用设计标准、IP交付使用标准、IP质量评估和认证标准、IP交易标准和IP专利与保护标准的综合，就技术上的复用来说，主要是前两者。因此，VSIA制定的IP标准也主要是IP复用设计和IP交付使用方面，以下对有关标准进行简要介绍。
1.虚拟元件转让规范（第二版）
《虚拟元件转让规范》就IP在交易移转过程中可能遭遇的技术、法律、商业等问题建立标准，减少了IP移转的过程中可能产生的纠纷与问题。该规范于1999年10月发布、2001年1月修订，规范明确和指定了必要而充分的虚拟元件信息，使用户能够正确评估拟选用的VC的适用性和可行性，指导用户成功地将VC集成到其设计中去，简化VC的选用过程。《虚拟元件转让规范》的结构参照设计过程，即VC用户考虑采用VC或将VC集成到自己的系统的过程建立的，这个过程包括查找、评估/挑选、集成和验证四个步骤，在每一个步骤中都分别规定了VC提供商需要提供给VC使用者的文档和信息。
2.虚拟元件属性描述、选择和转让格式标准
该标准通过提取《虚拟元件转让规范》中所确定的虚拟元件信息，为虚拟元件建立一组详细的属性定义，提供属性结构和句法，使之符合VCT的标准，以支持包括互联网在内的各种电子媒体进行跨领域（公司之间或公司内部）的虚拟元件的信息交换，便于VC集成过程中的查找和选择工作的顺利进行。符合VCT标准的VC具有相同的格式，因此查找和使用不同厂商提供的VC十分方便。该标准还就其自身的贯彻实施提供了一般性的指导。
3.软核、硬核虚拟元件结构、性能和物理建模规范
VSIA的实现/验证工作组在该规范中建立起VC硬核和VC软核所需的RTL源码及其性能模型的格式，给出了VSIA认可的格式和VSIA给定的格式，列出了结构网表中使用的数据格式和一些与硬核VC有关的物理数据类型。规范还给出了诸如逻辑设计集成指南、时钟设计指南等一套指导原则。
4.虚拟元件供应商测试数据交换格式和准则规范
该规范为虚拟元件供应商制定了测试数据交换格式和可测性设计（DFT）指导原则，目的是定义VC供应商和VC集成方之间传递信息的格式和性质。规范扩展了VSIA体系文件中有关测试的信息，详细地说明了IP核提供商应提供的测试和可测性设计指标。提供的信息包括核测试策略、可测性、可测性设计方法、隔离技术、协议等方面的数据，但没有给出与虚拟部件有关的测试矢量和协议等信息。通过确定这些提供的信息，IP核提供商向测试集成商提供开发整个系统级芯片测试程序的测试数据。该标准甚至建议使用表格形式来规范提供的信息。为了避免术语造成的混淆，还包括了涉及一系列可测性设计准则和标准的通用测试术语。
VSIA制造测试工作组对该规范的后续修订将满足IP核集成商与测试工程师之间进行信息传输的需要。修订后的规范有助于测试工程师选择适合的测试设备以及评估自动测试设备的速率、精度、定时灵活性、测试成本和有效性。本规范还为VC供应商制定了一些指导原则，以确保按VSIA方法设计的虚拟元件能成功地用于系统芯片的设计。
5.虚拟元件物理标签识别标准
虚拟元件物理标签为VC的半导体代工厂和提供商提供了一个自动和简洁的方式来追踪VC进入制造流程的使用情况，追踪通过使用埋置在图形设计系统流程（Graphical
Design System Ⅱ-Stream，GDS
Ⅱ-Stream）文件中的信息完成。该标准只适用于跟踪VC，而不适用于IP的保护，给出的追踪机制也是不安全的，而且这种机制可以被篡改，因此仅适合于在诚实的VC用户和提供商之间共享信息。
6.虚拟元件接口标准
虚拟元件接口标准定义了虚拟元件接口（Virtual Component
Interface，VC）的基本特征。该标准对各种不同复杂程度的接口进行了详细描述，标准中还给定了一些设计指南，也包含了虚拟元件接口交易语言。
7.质量度量电子表格VSIA-QIP-V1.11
VSIA QIP Metric
IP质量度量电子表格是一个带有评估标准（或准则）的可以扩展质量特性的电子表格，该标准由VSIA的VC质量开发工作组编制，使IP创建者和使用者能够按照评估要素清单衡量IP质量，目前该标准正在接受会员评估。QIP
Metric包括一个有40道问题的供应商评估工作单以及针对数字、模拟、软件及验证IP各自独立的工作单，每个表单内含大约200道问题。QIP
Metric对于每个质量特性有不同的度量标准（Metric）和权重（Weight），所设问题比OpenMore的问题有"更高的客观度"，意味着大多数问题的答案有明确的"是"或"否"。
8.IP保护白皮书
《IP保护白皮书》包括三个部分，旨在保护IP核的知识产权，增强IP核相关企业对于知识产权方面的意识，目的是促使IP核供应商、用户以及EDA供应商等提高对保护IP核知识产权的关心程度。白皮书明确了为防止IP核供应商及用户陷入知识产权纠纷的对策以及保护知识产权的具体手段；讨论了专利及版权、IP内核交易机密事项、签订合同的方法以及诉讼等有关方面的内容。另外，白皮书还提出了IP保护时需要考虑的几个因素以及加密、硬件、化学方法等方案来保护IP核的知识产权。IP保护时需要考虑VC的价值、VC保护技术使用上的难易程度以及VC使用者使用上的方便程度等。
9.模拟/混合信号扩展规范、模拟/混合信号信号完整性扩展规范
这两个规范主要为便于混合信号VC在诸如A/D、D/A转换器及PLL等的SoC的应用，定义VC的可发布文档，给出了设计指南以及便于测试的数据格式，给出了数字和模拟混合信号的信号完整性问题的设计例子。
10.片上总线属性规范
在一颗SoC芯片上，不同来源的IP间的总线标准不一定相同，这可能造成芯片整合上的困雉，因此VSIA对此进行研究，制定统一的总线标准，以便IP的整合与数据的传输交换。《片上总线属性规范》定义了IP模块及总线之间建立连接的标准格式及术语，详尽描述了片上总线文档的要求、可发布文档以及技术总线属性等。规范也定义了系统集成的最小属性集，VC开发者和总线开发者可以从中选择使用。
11.系统级接口行为文档制定标准
以标准的方式定义IP的接口，可以提高IP在重用时的兼容性。系统级接口（SLIF）标准提供了一种机制，保证了不同接口层次上对VC的通讯行为的描述，它使得VC的具体行为从它的通讯协议中分离出来，因此具有不同接口的相同行为模块的重用变得简单。该标准为把VC模型引入到不同的仿真和设计环境中建立了基础。系统级接口标准使得在行为级的VC接口行为更易理解，并且在多种接口层上把VC模型连接起来。SLIF标准指定了VC的接口标准，规定了在发布VC时必须同时明确一系列的接口定义以及VC提供者指定接口的方法。同时，标准还给出了每个接口层上的描述结构以及行为结构的定义，描述了接口及其实现或模型之间的连接，给定了描述不同接口层次间关系的方法。
12.测试访问结构标准
由于形式不同，不同的IP核集合于一颗芯片上不但使制造流程难度提高，之后的测试也愈加复杂，采用第三方内核时，需要提供100%覆盖范围的测试平台，以验证内核设计。该文件给出了埋置在SoC系统的单个VC模块的制造测试访问标准。如果没有测试访问标准，SoC设计者和用户对集成在SoC中的各个VC模块的访问就会产生困难，也几乎无法测试VC模块之间的互连和用户定义的逻辑。该标准支持对单个VC模块产生的测试向量的使用和复用，给出了测试向量复用时所必须的逻辑结构。
VSIA的《测试访问结构标准》强调的是测试数据的标准，与此对应的另外一个标准是IEEE的IEEE
P1500，它是测试IP核的推荐标准，称为《基于IP核的IC的P1500标准可测性方法》。IEEE
P1500标准的特点在于具有独立性，即IP核具有自测试电路，在功能上与整个IC或其他IP核无关。IEEE
P1500的目的是确定检测与诊断这类IC故障的可测性要求，同的使不同厂商提供的IP核易于交互。可测性设计方法的结果是自动识别和配置含IP核的IC的可测性特性。因此可以说，IEEE
P1500提供了一种描述测试核的语言、一种测试控制机理和一种核外围访问方法。
结论
通用开放和专业化的IP对SoC的发展是不可或缺的，IP使用的最终目标是即插即用，这不仅是复用技术、更多是复用标准的问题。虽然VSIA发布了很多IP复用方面的标准，使得遵守这些标准的IP的可重用性增加，但必须看到，IP标准化的工作还差的很远。IP复用的标准除了复用设计标准、交付使用标准外，认证评估、交易规则、专利与保护等相关方面也迫切需要相关的标准来支撑。
我国政府非常重视IP核及其标准化工作。科技部已于2000年启动了"十五"国家863计划超大规模集成电路SoC专项工作，此专项的多顶领域涉及IP核。同时，信息产业部也成立了集成电路IP核标准工作组，目前正在研究制定相关的标准；国内企业亦积极参与国际IP组织。以上这些对形成我国自主知识产权IP产品、加快IP复用，促进我国集成电路SoC设计业有序、快速地发展，提高我国集成电路产业国际竞争力具有重要的推动作用。
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