工程師設計手冊：集成“硬”IP模塊的幾點(diǎn)建議

　　對“硬”IP模塊—那些以GDSII數據庫形式提交的模塊—的集成，讓系統設計工程師能夠把某些過(guò)去不得不在公司內部開(kāi)發(fā)的模塊外包出去，從而把重點(diǎn)放在他們的核心競爭力上。因此，購買(mǎi)和集成硬IP模塊正成為SoC設計工程師的一種工作方式。從A/D轉換器到ZigBee收發(fā)器，幾乎每一種功能都有現成的IP模塊。

　　選擇合格的IP供應商對于成功地實(shí)現IP集成是頭等大事。為了實(shí)現該目標，虛擬插座接口聯(lián)盟（VSIA）和無(wú)晶圓廠(chǎng)半導體協(xié)會(huì )（FSA）正與企業(yè)攜手開(kāi)發(fā)針對硬IP模塊及其供應商的標準和客觀(guān)的質(zhì)量衡量標準。

　　過(guò)去幾年在提交這種IP期間，Impinj公司經(jīng)歷了各種IP的集成，其中，不乏一帆風(fēng)順的成功案例和損失慘重的敗績(jì)。如果遵循下列建議，就可以避免大部分的問(wèn)題。

　　建議

　　1. 要閱讀所有的文檔

　　據Impinj估計，在集成過(guò)程中出現的問(wèn)題當中，大約75%的問(wèn)題來(lái)自用戶(hù)沒(méi)有完全閱讀所有的文檔，這些文檔不僅僅包括數據表，還有所發(fā)布的各種注釋。大多數IP供應商在提交清晰和簡(jiǎn)潔的文檔方面表現出色，設計工程師和項目經(jīng)理通過(guò)閱讀這些文檔將獲益匪淺。

　　2. 要完全驗證工藝細節

　　跟軟IP不一樣，硬IP模塊通常是針對特定的工藝節點(diǎn)—包括代工廠(chǎng)、幾何尺寸、特性和I/O選項—開(kāi)發(fā)并進(jìn)行質(zhì)量認證的。在先進(jìn)的工藝節點(diǎn)，這些細節變得更為重要。

　　3. 要了解你要集成的IP模塊的成熟度

　　確保項目的風(fēng)險容許量與整個(gè)IP模塊的風(fēng)險相一致。VSIA正在開(kāi)發(fā)一種硬IP質(zhì)量衡量標準，以便對IP模塊質(zhì)量的優(yōu)缺點(diǎn)提供一個(gè)客觀(guān)的評價(jià)。

　　4. 要利用由IP供應商提供的仿真工具

　　大多數IP提供商在提交最終硬IP模塊時(shí)，甚至之前，就一起提供Verilog模型和測試平臺。在初始設計階段，利用這些工具就能夠對功能和時(shí)序要求進(jìn)行100%的確認，并增加最終流片成功的可能性。

　　5. 要規劃好測試方式

　　所有的IP模塊都需要經(jīng)過(guò)測試，因此，掌握每一個(gè)模塊的特定測試要求是至關(guān)重要的。采取這種方式進(jìn)行設計，你就可以把數據提交給IP模塊并觀(guān)察從其返回的信號。有時(shí)侯，這些模塊可以被集成到標準的掃描鏈中；而其它的情形可能需要專(zhuān)用的測試模式。

　　對于大多數硬IP集成流程，關(guān)注的焦點(diǎn)在于前端的規劃，在實(shí)際的IP集成過(guò)程中，大部分的問(wèn)題都出現在這個(gè)階段。通過(guò)遵循這里提出的一些簡(jiǎn)單的指引，大部分的問(wèn)題都可以避免。

　　不建議

　　1. 認為IP模塊不存在版圖的限制

　　許多硬IP模塊都存在不允許走高速或高噪聲信號的“禁止布線(xiàn)區”。IP模塊也可能需要針對晶圓平坦度的特殊定位，而如果在版圖中出現IP模塊的旋轉的話(huà)，其性能就會(huì )下降。如果提前掌握IP模塊的版圖限制條件，圍繞其進(jìn)行規劃就容易得多。

　　2. 認為針對IP模塊的物理集成方法與SoC的其它部分相同

　　首先，最重要的是要對GDSII層映射進(jìn)行匹配。例如，對于高性能模擬模塊，IP供應商通常采用定制DRC或LVS平臺來(lái)驗證其設計。這些平臺通常與標準代工廠(chǎng)的平臺兼容，但是將生成一系列已知的錯誤和違規。IP供應商應該在整個(gè)設計工具包文檔中包含各種預期的違規。

　　3. 忽視IP模塊周?chē)慕饘俑采w

　　必須確保兩個(gè)條件：（1） IP模塊本身滿(mǎn)足所有需要的金屬覆蓋規則；（2） 在IP模塊周?chē)?，整個(gè)SoC已經(jīng)包含了足夠的填充金屬，以保證整個(gè)設計將滿(mǎn)足所有區域中的覆蓋規則。

　　4. 認為已經(jīng)包含了ESD和止鎖焊盤(pán)

　　采用Impinj公司的IP模塊，我們希望集成商提供經(jīng)過(guò)驗證的ESD和對所有焊盤(pán)的止鎖保護功能，高電壓輸入除外。

　　5. 忽視電壓的要求

　　IP模塊將詳細說(shuō)明模塊輸入端的電壓要求。在SoC電源引腳和內部IP互連之間的電壓降可能造成IP上的電壓落在規范要求之外，即使主供電電壓在規范之內。此外，要核查電源上電順序的要求。理想情況下，要從開(kāi)始就了解IP模塊對電源上電順序的要求，以確保其滿(mǎn)足整個(gè)應用的要求。