5.1 IP的基本概念和IP分类

1.IP的定义

IP是知识产权的意思，已被业界广泛接受的说法是，IP指一种事先定义，经验证可以重复使用的，能完成某些功能的组块。在集成电路行业里，IP通常是指硅知识产权（Silicon Intellectual Property），即IP核。

2.IP的分类

IP的分类方式有很多种，最常见的分类方式有两种：一种是从设计流程上来区分其类型，另一种是从差异化的程度来区分其类型。除可集成到芯片上的IP核外，还有大量专门用于验证电路的IP。这些IP称为验证IP（Verification IP），如用于验证USB2.0的IP，用于验证AHB的总线功能模型等，这些IP是不需要可综合的。在本章里，如果没有特别说明，都是指IP核。

1.依设计流程区分

从设计流程区分IP，可将其分为软核、固核和硬核3种类型。

（1）软核（Soft IP）

在逻辑IC设计的过程中，IC设计者会在系统规格制定完成后，利用Verilog或VHDL等硬件描述语言，依照所制定的规格，将系统所需的功能写成寄存器传输级（RTL，Register Transfer Level）的程序。这个RTL文件就被称为软核。

由于软核是以源代码的形式提供的，因此具有较高的灵活性，并与具体的实现工艺无关，其主要缺点是缺乏对时序、面积和功耗的预见性，而且自主知识产权不容易得到保护。软核可经用户修改，以实现所需要的电路系统设计，它主要用于接口、编码、译码、算法和信道加密等对速度要求范围较宽的复杂系统。

（2）固核（Firm IP）

RTL程序经过仿真验证（Simulation）后，如果没有问题则可以进入下一个流程——综合（Synthesis），设计者可以借助电子设计自动化工具（EDA），从单元库（Cell Library）中选取相对应的逻辑门，将RTL文件转换成以逻辑门单元形式呈现的网表（Netlist）文件，这个网表文件即所谓的固核。

固核是软核和硬核的折中，它比软核的可靠性高，比硬核的灵活性强，它允许用户重新定义关键的性能参数，内部连线有的也可以重新优化。

（3）硬核（Hard IP）

网表文件经过验证（Verification）后，则可以进入实体设计的步骤，先进行功能模块的位置配置设计（Floor Planning），再进行布局与布线设计（Place & Routing），做完实体的布局与布线后所产生的GDSII文件，即称为硬核。

硬核的设计与工艺已经完成而且无法修改，用户得到的硬核仅是产品功能而不是产品设计，因此硬核的设计与制造厂商对它实行全权控制。相对于软核和固核，硬核的知识产权的保护也较简单。

软核、固核及硬核间的权衡要依据可复用性、灵活性、可移植性、性能优化、成本及面市时间等进行考虑。图5-2所示为这种权衡的量化表示。

2.依差异化程度来区分

从差异化的程度来区分IP，可将其分为基础IP（Foundation IP）、标准IP（Standard IP）和明星IP（Star IP或Unique IP）3种类型。

（1）基础IP（Foundation IP）

基础IP的主要特点是其与具体工艺相关性高，且买价低廉。例如，IP单元库（Cell Library）、门阵列（Gate Array）等产品。

（2）标准IP（Standard IP）

标准IP指符合产业组织制定标准的IP产品，如IEEE-1394、USB等。由于是工业标准，其架构应该是公开的，进入门槛较低，因此，这类IP厂商间竞争激烈，通常只有技术领先者可以获得较大的利润。Standard IP虽然应用范围相对较广泛，但产品价格随着下一代产品的出现而迅速滑落。

（3）明星IP（Star IP或Unique IP）

明星IP一般复杂性高，通常必须要具备相应的工具软件与系统软件相互配合才能开发，因此不易于模仿，进入门槛较高，竞争者少，产品有较高的附加价值，所需的研究、开发时间也较长。另外，明星IP通常需要长时间的市场验证才能确保产品的可靠性及稳定性。持续的投资与高开发成本，是此类型产品的特点。产品类型包括MPU、CPU、DSP等。

以上3种类型中以明星IP的附加价值最高，标准IP次之，基础IP则因其价格低廉，常被晶圆代工厂（Foundry）用来免费提供给客户使用，如图5-3所示。