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芯片在流片前,什么是IP merge?如何理解?

05/12 09:20
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一、芯片行业的 IP 究竟是什么?

芯片行业里,IP 其实就是 IP 核,它就像是芯片里一个个功能齐全的 “小零件”。这些 “小零件” 是已经设计成熟的电路模块,比如负责计算的、处理数据的。它们可以被用在其他芯片设计里,就像搭乐高积木,现成的积木块能直接拼到新作品里,这样就能减少很多设计工作,缩短设计时间,还能提高芯片设计成功的概率。因为这些电路模块的设计凝结着设计师的心血,体现了他们的创意和知识产权,所以就被叫做 IP 核,也可以看作是芯片设计过程中的 “半成品构件”。

一般来说,复杂的芯片是由两部分组成:一部分是芯片设计师自己设计的电路,另一部分是从外面购买的多个 IP 核。想象一下,要设计一款芯片,设计公司可以把芯片里需要的 IP 核都买过来,就像采购不同颜色和形状的积木块,然后只设计自己有独特想法的那部分,再把这些部分拼在一起。

芯片设计的过程和开发系统电路板有点像,都是用现成的、成熟的 IP 核(或者芯片),像摆拼图一样进行布局、连接。不过区别在于,做系统电路板时,开发者很少自己做芯片,基本都是用现成的;而设计芯片时,除了用买来的 IP 核,设计师还要自己设计一部分电路,连接各个部分,最后反复检查芯片的功能和性能,确保没问题才能生产。

如果还是不好理解,我们可以把芯片设计比作拼拼图。芯片里买来的不同功能的 IP 核就像不同颜色和形状的拼图块,自己设计的电路部分是绿色的拼图块,设计复杂芯片就像把这些拼图块拼出一幅完整的画。但和普通拼图不同的是,拼芯片不能只看形状,还要考虑 IP 核的各种参数和指标,保证各个 IP 核和自己设计的部分正确连接,这样芯片才能正常工作。

当其他芯片设计公司使用某个 IP 核,这在行业里叫做 IP 复用。专门设计这些电路功能模块,让其他公司可以重复使用的工作,就是 IP 开发。做 IP 开发的公司就是 IP 厂商或者 IP 提供商,他们把 IP 卖给芯片设计公司,这就是 IP 交易。

二、IP 从哪里来,又有什么用?

要知道 IP 的由来,得从早期的芯片设计说起。那时候,芯片能集成的东西有限,设计也没那么复杂,芯片上所有的电路都是设计师自己一点点做出来的。小的芯片公司能力有限,只能设计简单的小芯片;大的、厉害的芯片公司才能设计又大又复杂的芯片。而且不管芯片大小,都是公司自己从头设计到尾,高端芯片基本都被少数几家国际大公司掌控着。

后来,随着我们对芯片的需求越来越高,芯片变得越来越大,越来越复杂,小的芯片公司想独立设计一款复杂芯片几乎不可能了。特别是在 20 世纪 80 年代末,晶圆代工模式出现,很多小型芯片设计公司诞生,大家都在想办法解决小公司设计不了大芯片的难题。

其实生活中有很多类似的思路可以借鉴,比如搭积木,用现成的积木块搭出复杂的建筑;拼拼图,用不同的拼图块组成一幅画;用标准零件组装大型机器;用软件子程序设计大型软件;用芯片搭建大型电子系统等等。这些思路的核心都是用已经做好的成熟构件,来搭建更复杂的东西,不用管构件内部怎么运作,既能简化工作,又能减少重复劳动、节省时间,还能提高整体的成功率。

芯片行业的 IP 核开发和 IP 复用,就是受这些思路启发出现的。IP 核就相当于那些现成的构件,有了它们,设计复杂的大芯片就变得容易多了,设计周期短,成功率也更高。

IP 的作用可不小,主要有这四个方面:第一,能把复杂的芯片设计变得简单,缩短设计时间,提高设计成功率;第二,让小公司也有能力设计大芯片;第三,系统整机企业可以借助 IP 设计自己的芯片,提升创新能力,增加自己的知识产权;第四,推动芯片设计行业从传统模式里分离出来,变成一个独立的产业,让整个芯片设计行业快速发展。

现在,很多中小型芯片设计公司虽然能力有限,但为了更快推出产品抢占市场,都会购买大量 IP 核来完成芯片设计。做 IP 开发的公司越来越多,也越来越专业,各种各样的 IP 核不断出现,IP 交易也变得很常见,涉及的金额也越来越大。

什么是IP merge:

Foundry作为一个代工厂为了帮助客户加快产品的开发和投入生产,以拿到更多订单,必须会去加强 IP的开发和推广应用的部分,这样就会涉及到采用者如何既能满足模块(IP)中的知识产权及其它的保密安全问题又能完成自己的产品开发和生产这样就使得这部分的工作必须由最终生产厂(Foundry)来完成。那就是应用者采用了成功的某个功能模块到他们的设计中,然后完成一系列的设计后,送数据到Foundry,但Foundry还要做一步模块的并入工作,以使应用者的数据完整,再去流片。这个模块并入工作在Foundry被我们称为模块并入(IPmerge),它的完成过程我们称为模块并入服务(IP merge service )。

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目前就就职于Foundry大厂工艺整合工程师,每天坚持更新行业知识和半导体新闻动态,欢迎沟通交流,与非网资深PIE。欢迎关注微信公众号:国芯制造

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