处理器是1款系统的心脏部分,一切功用的到达简直都要依托处理器,而在嵌入式系统方面,由于针对的运用层次较为较为狭隘,因而更要在效能、功耗与本钱等变量进行多方考虑,其间,授权计划更是影响到厂商进行开发时的本钱与产品上市时程,因而更需求审慎面临。
在各种嵌入式运用傍边,总缺不了1或多个处理器中心来统筹整个系统的运作,可是处理器中心的架构杂乱,相关的规划概念有必要有多年累积的技能实力才有方法完结,以现在出产代工型态至上的企业观念中,自力进行处理器的开发不啻是费劲又不巴结的作业,不只无法带来当即的营收,开发进程所需消耗的巨大资金更有或许导致公司的亏本,因而比如台湾厂商等代工重镇皆在此范畴的开发多所保存,也因而带给了纯IP授权(没有晶圆厂,也不出产芯片,仅以电路规划架构等朴实智能工业授权盈利的公司)处理器公司十分大的商机。
处理器IP授权(License)的型态行之有年 近来面临越来越大的竞赛应战
IP的界说为:预先规划的电路模块架构,可用于制作完好的半导体组件。曩昔IP供给厂商大多仅针对特定运用规划供给IP授权,比如说通用处理器、MCU中心、乃至显现中心等,罕见单家厂商供给多种不同类型IP服务的事例。可是跟着嵌入式运用的多元化,终端产品规划所需求的功用模块也逐步趋于杂乱,单纯的功用运用现已显着不足运用。
以数字电视为例,除了处理器中心以外,还需求包括视讯﹨消息译码IP、信号转化IP、比如卡片阅读机、HDCP加密解密系统的IP、图形接口、实时操作系统、通用规范界面(包括USB、输收支接口等),厂商要一起获得这些IP不不是见简单的是,加上特定商场领导厂商保存自有IP,仅出产配套芯片供给给厂商选用,处理器IP比重越来越不显着。
△图说:ARM最新一代的处理器中心也走向相似PC渠道处理器,以进步频率为改进效能的手法,功耗也开端逐步进步
除了市面上供给特定运用的IP套餐服务的厂商逐步添加以外,即使如ARM(安谋)这样的传统嵌入式处理器IP供给厂商,也开端供给越来越多的IP型态以供挑选,最近乃至也推出了根据IP的显现中心,而且也逐步走向功用的可装备化规划,借以供给下流厂商更大的调配弹性。可装备化规划也被某些IP厂商视为最大的利基与卖点,比如说,ARC与Tensilica这2家处理器公司皆供给了市面上弹性最高的可调计划,可调式处理器的优势在于能够规划出功用独特性最高以及电路最精简(端视芯片所需功用而定)的SoC芯片。
△图说:ARC的可调式架构具有了极高的运用弹性。
挑选IP授权的必备要项
IP授权并不对错常新的概念,早在上个世纪末,以IP授权型态生计的公司就现已开端蓬勃开展,跨入2007年之后,由于移动产品不管在功用、功用以及功耗方面都开端有了更苛刻的要求。除了本来就在这个范畴耕耘的厂商以外,几家本来并非将嵌入式运用当作本业的处理器厂商也开端参加战场,尽管IP授权厂商以及处理器厂商都面临了越来越大的竞赛与应战,可是针对嵌入式的运用产品只会不断的增加,因而尽管竞赛越趋剧烈,但都还有生计的空间存在。
在针对是否选用IP授权的方法来架构自有的嵌入式系统方面,则是要从十分多的层面进行考虑,别离叙说如下:
■关于处理才能的要求
由于处理器中心有必要担负起整个系统的运算或功用负载分配,因而在效能方面有必要具有必定的要求,比如说在移动多媒体设备上,处理器有必要担负OS与视讯编译码的需求,若是选用纯软件编译码计划,那么处理器中心必然频率要高、运算功用(DMIPS要够强壮),否则便是要考虑选用具有混合型运算架构的处理器规划,比如说调配DSP中心、特定向量加快单元的通用处理器中心能够容易的担负起这类作业,假如不想花太多时刻在算法最佳化上,那么也能够挑选运用硬件线路(hardwired)规划的模块来与特定处理器IP进行调配,理论上可统筹本钱与效能,但如此一来也将失掉运用弹性。
■第三方资源与开发工具
针对特定产品,此项能够说适当重要,也能够说是适当不重要,假如厂商注重自有功用的出现,倾向于封闭式架构规划,而不敞开的话,那么就无须顾忌第三方厂商或社群的支撑度,假如是以敞开性渠道为方针,比如说一般智能型手机、PDA等,这方面的支撑度或许就会成为顾客作为收购考虑的要项之一。
■IP授权厂商供给程序代码的才能
由于终端厂商不必定具有完好的软件开发才能,且为了缩短产品从规划到上市的时刻,便亟需IP厂商供给数量与质量皆契合必定要求的程序代码供套用,借以发挥出硬件套件的功用,假如IP厂商仅供给硬件中心,软件有必要由半导体规划厂商,乃至是终端厂商自行解决的话,这些厂商还要额定花功夫去学习处理器的架构、进行软件开发、除错与最佳化,不只缺少时效性,且对本钱也是一大担负。
■渠道的过往(backward)兼容性
嵌入式处理器开发,除了要统筹到消能、功耗以及功用等体现以外,关于开发商来说,曩昔的软件能否继续沿袭也将是考虑关键之一,究竟软件资源的累积不易,假如要重新学习并投入资源开发,所需求花费的本钱将十分巨大,乃至或许远超出开发商的担负,因而处理器IP自身在系统与指令集的支撑方面便要分外注重,除了新功用的引入以外,处理器IP开发商也一般都在新一代的产品商供给挨近百分之百的过往兼容性。
■其它问题
除了以上这些项目以外,IP供给商自身是否具有满足的稳定性与延展性也是评价关键,稳定性是指该厂商是否具有有继续运营的实力、产品线是否改变过于快速、支撑作业是否有继续进行等等,而延展性则是指针对IP自身系列产品的未来规划、软件的开发、开发环境的齐备等等条件。而已然采IP授权,那么授权手法与授权费用天然也是最需求注重的1点。不是越廉价越好,也不是越贵越有保证,要评价的是,除了所要授权的IP自身架构是否符合需求,厂商供给的套件是否齐备以外,能否到达以上几点的要求,将是授权费用与IP自身物有所值、物超所 值,或是毫不值得的分界点。
IP的授权结构问题
咱们以ARM公司的授权方法为例,来了解关于IP授权的方法与结构问题。一般来说,ARM的授权方法可分为架构(architecture)授权、运用(implementation)授权、单次运用规划授权等等,对授权方来说,ARM供给了处理器中心部分的硬件描绘,其包括了完好的软件开发工具(编译器、除错器、开发套件),以及针对ARM处理器的出售权等。若是无晶圆厂的厂商期望将ARM处理器中心参加到他们自行研制的芯片傍边,一般仅需求获得1份出产安排妥当的IP中心(IP Core)认证,此刻ARM就会供给这些厂商其所挑选的ARM中心的闸极电路图,而且也会一起供给笼统模仿测验以及相关的测验程序,以帮忙规划整合及验证。
若是整合组件制作商(IDM)或半导体厂商,则能够获得RTL方式的IP,经过可整合的RTL,厂商能够进一步对架构进行强化,IDM或半导体厂商不得2次出售最佳化完结的处理器IP,可是能够恣意营销其终究制品(包括芯片、开发样版、完好系统等等)。
而某些特别的晶圆厂,则除了可获得出售终究制品的权力以外,也能保存重制ARM中心的权力。而好像一般IP授权厂商,ARM也是按照运用价值来决议其IP的价格,一般的状况之下,效能越高的架构,其授权费也越高。而持有ARM授权,且具有自行规划芯片才能的晶圆代工厂(如韩国三星与日本富士通),则能够二次授权给晶圆厂的代工客户,一般价格也比直接向ARM授权来得低价,可是在以产值为首要考虑的状况之下,专门的晶圆代工厂(如台积电)其实具有了更强壮的本钱减缩才能。
多IP整合的和谐机制
现有的IP由于IC工业分工的联系,1个SoC芯片所需的IP,一般别离由商场上很多厂商所别离开发出来,杂乱化是SoC在智慧工业权上最大的问题。可是,逐一贯IP具有人洽谈智慧工业权的授权契约,很或许受限于两边商洽力之不均衡,无法就同一个SoC上的不同IP获得相同规划的权力,很或许不小心就跨越了授权的规划。可是厂商假如挑选自行开发所需之IP,首先在专业上或许无法完结,其次,处理器架构的从无到有,其开发本钱明显过高,不契合经济效益。因而,相关业者间之IP相互和谐统合,明显是不得否则的趋势。更进一步来看,相关业者间有关IP组件之智能工业权授权契约、IP组件瑕疵职责之归属、侵权等问题,明显是达观看待包括SoC等嵌入式商场运用增加时所不得不面临的问题。
如上所述,由于1个芯片上或许运用的IP不止1个,单纯处理器IP所需付出本钱的比重也在逐步下降之中,尽管仍在芯片中扮演无足轻重的人物,可是与其它IP的调配也现已是无可防止的趋势,怎么整合不同公司所具有的各式IP,将是SoC相关业者有必要面临并加以处理的,从工业分工的视点来看,和谐整合IP授权的和谐人(Coordinator)包括以下几种类型:
■信息产品制作商
信息产品无可防止有必要利用到SoC芯片,除了寻求授权外,亦或许自行研制,由于此类制作商乃是SoC结尾厂商,有必要直接面临商场需求之快速改变,关于整合IP以期因应此种改变有适当程度的需求,是和谐整合的人选之一。
■IC规划公司(IC Design House)
Design House在规划芯片时,为求缩短规划的时程,无可防止有必要运用别人之IP组件,整合IP可简化授权的流程,获得一致之授权规划,防止侵权之疑虑,下降自行研制之本钱,且Design House如能整合IP商场,将能够用根本的IP模块为根底,进行产品多样化的设设。
■ IP规划公司(IP Vendor)
IP Vender以授权其所研制之IP予别人运用为本业,IP之和谐整合,可使其占有有利之商场位置,进步其IP之授权时机,并可结合别人之IP,推出整合性的IP Package,获取更多的赢利。此类公司具代表性的以ARM、MIPS、ARC等,各家IP公司在开展进程中,为了获得必要的技能或其它范畴的IP,一般也都会对商场上其它类型的IP规划公司进行购并的动作,借以获得所需求的IP,并进步自己的竞赛力。
■晶圆代工厂(Foundry Plant)
专业之晶圆代工厂,除了在工艺在的改进外,现在也活跃供给规范的IP Block供其客户运用,并由其代客户处理授权及付出权力金的问题,对晶圆代工厂而言,若能整合IP商场,关于其事务之拓宽将更添增助力。
定论
IP工业注重的整个生态系统(EcoSystem)的树立,以现在的态势看来,单一IP在商场上难有着力点,即使握有其它公司难以与之相较的技能优势,但其它公司若能够供给包括EDA厂商、IC芯片商、计划公司/ODM、系统厂商的配套计划,就算特定技能上稍占下风,可是在开发流程、出产、营销等方面当可占有肯定的优势,也能够构成满足的吸引力,让开发商能够安心的挑选。单一IP供给商,比如说大陆龙芯,在这方面就无法具有满足的商场竞赛力,尽管在大陆商场能够经过民族意识或政治影响力来压服开发商选用龙芯计划,但假如要推广到全世界,只怕还有不足之处。
△图说:Intel第一款选用IA架构的移动运用处理器A100/A110,功耗效能比方针直指ARM系统
ARM公司在建立后不久,便由于包括Intel(英特尔)等大型半导体厂商对嵌入式运用的忽视而找到立足点,其时该公司投入这块范畴也不能不说是1种冒险,究竟商场上没有前车之鉴,可是定位以及盈利形式建立之后,其丰盛的赢利除显示该公司的成功以外,一起也激起商场上一片IP工业浪潮。但跟着其它后进逐步投入到处理器IP授权范畴,乃至Intel及AMD这2家”传统”处理器大厂也力争上游的投入到包括移动设备等本来ARM最拿手的嵌入式运用范畴傍边,像ARM这类以处理器技能为首要盈利及技能根底的IP公司不能不说是现已开端见到瓶颈,开端往其它方向寻求更进一步的开展。
2006年整年度的IP授权工业规划达26亿美元,但这些规划却是由数百家IP公司所奉献出来的,可预见的是,不久的将来必定会有大洗牌的现象,想要持久运营IP授权工业,现已不能仅靠独家中心技能,单一公司供给更多元的配套计划将会是进步竞赛力的必要手法。因而同质或不同质IP公司彼此之间的相互整并,营造出大的智能工业经济规划,并进一步与台积电、联电、特许等芯片代工厂协作,将会是对立如Intel这类不只挟独门优势、具有多元化技能、且具有巨大半导体工厂阵营的巨无霸公司的重要关键。
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