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复杂FPGA设计中的IP  2009-05-20 22:57

Gartner首席研究官Jim Tulley指出:一年大约有7000个基于ASIC的设计,这个数目还在减少。与此同时大约有100000个进行的FPGA设计,其中30000个会包含微处理器的设计。11年前,在法国Grenoble的IP会议上,IP供应商们和使用者仅把FPGA当作ASIC的原型验证工具。

情况已经发生变化了,08年的IP会议上,主角将会是FPGA供应商Actel、Xilinx和Altera,第三方IP供应商Synopsys,用户Alcatel-Lucent。主办方Design and Reuse在网站上提供了一个IP搜索引擎,同时针对ASIC和FPGA。本次会议的主题是:复杂FPGA设计依赖于芯片供应商还是第三方的IP?

ASIC界有很多不同的公司,他们支持设计方案的不同部分,都想做出贡献和获得利润。当你设计自己的ASIC时,需要购买设计工具,购买IP licenses,你需要集成IP实现新的设计,需要选择制造商,当然你得支付一大笔NRE费用。

FPGA就不同了,Actel的Tom就爽快多了,他的公司主要是卖芯片,为了确保你购买他的芯片,他会给你提供很多优惠。假如你的设计中要使用ARM Cortex M1核,一个32位处理器,开发工具是免费,IP是免费的,你只需要支付芯片和flash编程器的费用,仅仅350$。Xilinx和Altera早就意识到IP的重要性了,只是他们的IP不是免费的,所以没有充斥整个市场。FPGA已经作为系统开发平台来使用了,IP只是实现的方法。

不论这三家还是其他的第三方公司都认为IP是必需的,虽然FPGA芯片供应商提供了可客观数量的IP,但是他们不可能掌握所有领域的知识,特别是通信接口和某些特定应用方面。他们也鼓励第三方公司开发特定的IP,Xilinx不但拥有200人的IP开发团队,而且有超过300个IP合作伙伴。Altera会小心的选择IP伙伴,同他们紧密的合作,保证都能获取利润。Actel有相当数量的IP开发人员,58个合作公司提供了170多个IP core。Synopsys采用了积极的IP开发策略,他们的FPGA产品主要来自原来的ASIC方面,他们超过半数的客户在ASIC设计中使用了FPGA,大部分是IP,其中半数包含处理器。比较特殊的是接口IP,需要硬件验证。

FPGA设计者超过他们ASIC同行的一个优势是日益增长的IP,假如要设计一个USB芯片,需要不同供应商的PHY和MAC硬IP,使用第三方软件,得花费时间去整合和测试,要学习更多的关于USB方面的知识;在FPGA设计领域,包括芯片供应商,都明白用户不会想要成为某种IP的专家,FPGA IP设计者会在目标芯片上实现USB,他们能够保证设计跟标准的一致性。Alcatel Lucent的Francois Kleitz从用户的角度看待FPGA开发,在低端FPGA上自己设计就可以完成,对于较大的工程设计需要使用外部IP。一般来讲,一个设计中75%的IP来自FPGA供应商,25%的IP来自第三方,Kleitz的经验表明,FPGA IP比ASIC IP可以有更好的性能,特别是通用领域,因为他们会在设计中有上百次的重复使用。然而,FPGA设计也有其缺点:编译和仿真会花费大量的时间,因为IP不是以源代码的形式提交。

这一点FPGA设计者已经达成一致,他们想要验证IP本身,在更高级的验证中添加IP,而芯片供应上通常会提交IP核的网表。两年前,Synplicity(现在是Synopsys的一部分)开发了一个开放的IP编码环境,IP供应者使用这个标准来编写源代码,工具集中的不同单元能够在合适的时候执行仿真和综合。Actel采纳了这种方法,Altera和Xilinx使用他们自己的编码技术,这样增加了新的难题。供应商不会以特定的形式提交IP,通常会提交给用户RTL级的代码。

Alcatel Lucent也致力于简化IP的商业模式,假如你要设计芯片,你需要数百万美金的NRE费用,跟不同的IP供应上交易,他们每个都有不同的licence,即使你使用FPGA来设计,这种方法也是难以忍受的,Kleitz建议采用“Standard Contract Interface”。

对于设计者来说,Actel-ARM模式是很好的一种方法,购买了芯片就购买了ARM IP core,但是FPGA供应商不会对所有的IP都采用这种方法的。Gabriele Saucier的Design and Reuse网站提供了IP供应商和设计者需求之间的桥梁,从网站上可以看到对FPGA IP需求的增长。回到前面的问题,很显然,答案是肯定的。设计需要依赖于IP,但是FPGA设计中的IP商业模式要不同于ASIC,需要比FPGA供应商现有的商业模式更宽泛,要有更多数量的免费IP供应。这是需要IP供应商自己来掌控的平衡。
IP for Complex FPGAs      
By Dick Selwood
FPGA and Structured ASIC Journal
 
yw-译

类别:学习笔记 |
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