工程師設(shè)計手冊：集成“硬”IP模塊的幾點建議

　　對“硬”IP模塊—那些以GDSII數(shù)據(jù)庫形式提交的模塊—的集成，讓系統(tǒng)設(shè)計工程師能夠把某些過去不得不在公司內(nèi)部開發(fā)的模塊外包出去，從而把重點放在他們的核心競爭力上。因此，購買和集成硬IP模塊正成為SoC設(shè)計工程師的一種工作方式。從A/D轉(zhuǎn)換器到ZigBee收發(fā)器，幾乎每一種功能都有現(xiàn)成的IP模塊。

　　選擇合格的IP供應(yīng)商對于成功地實現(xiàn)IP集成是頭等大事。為了實現(xiàn)該目標(biāo)，虛擬插座接口聯(lián)盟（VSIA）和無晶圓廠半導(dǎo)體協(xié)會（FSA）正與企業(yè)攜手開發(fā)針對硬IP模塊及其供應(yīng)商的標(biāo)準(zhǔn)和客觀的質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)。

　　過去幾年在提交這種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。如果遵循下列建議，就可以避免大部分的問題。

　　建議

　　1. 要閱讀所有的文檔

　　據(jù)Impinj估計，在集成過程中出現(xiàn)的問題當(dāng)中，大約75%的問題來自用戶沒有完全閱讀所有的文檔，這些文檔不僅僅包括數(shù)據(jù)表，還有所發(fā)布的各種注釋。大多數(shù)IP供應(yīng)商在提交清晰和簡潔的文檔方面表現(xiàn)出色，設(shè)計工程師和項目經(jīng)理通過閱讀這些文檔將獲益匪淺。

　　2. 要完全驗證工藝細(xì)節(jié)

　　跟軟IP不一樣，硬IP模塊通常是針對特定的工藝節(jié)點—包括代工廠、幾何尺寸、特性和I/O選項—開發(fā)并進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證的。在先進(jìn)的工藝節(jié)點，這些細(xì)節(jié)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IP模塊的風(fēng)險相一致。VSIA正在開發(fā)一種硬IP質(zhì)量衡量標(biāo)準(zhǔn)，以便對IP模塊質(zhì)量的優(yōu)缺點提供一個客觀的評價。

　　4. 要利用由IP供應(yīng)商提供的仿真工具

　　大多數(shù)IP提供商在提交最終硬IP模塊時，甚至之前，就一起提供Verilog模型和測試平臺。在初始設(shè)計階段，利用這些工具就能夠?qū)δ芎蜁r序要求進(jìn)行100%的確認(rèn)，并增加最終流片成功的可能性。

　　5. 要規(guī)劃好測試方式

　　所有的IP模塊都需要經(jīng)過測試，因此，掌握每一個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(shè)計，你就可以把數(shù)據(jù)提交給IP模塊并觀察從其返回的信號。有時侯，這些模塊可以被集成到標(biāo)準(zhǔn)的掃描鏈中；而其它的情形可能需要專用的測試模式。

　　對于大多數(shù)硬IP集成流程，關(guān)注的焦點在于前端的規(guī)劃，在實際的IP集成過程中，大部分的問題都出現(xiàn)在這個階段。通過遵循這里提出的一些簡單的指引，大部分的問題都可以避免。

　　不建議

　　1. 認(rèn)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“禁止布線區(qū)”。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(xiàn)IP模塊的旋轉(zhuǎn)的話，其性能就會下降。如果提前掌握IP模塊的版圖限制條件，圍繞其進(jìn)行規(guī)劃就容易得多。

　　2. 認(rèn)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(yīng)商通常采用定制DRC或LVS平臺來驗證其設(shè)計。這些平臺通常與標(biāo)準(zhǔn)代工廠的平臺兼容，但是將生成一系列已知的錯誤和違規(guī)。IP供應(yīng)商應(yīng)該在整個設(shè)計工具包文檔中包含各種預(yù)期的違規(guī)。

　　3. 忽視IP模塊周圍的金屬覆蓋

　　必須確保兩個條件：（1） IP模塊本身滿足所有需要的金屬覆蓋規(guī)則；（2） 在IP模塊周圍，整個SoC已經(jīng)包含了足夠的填充金屬，以保證整個設(shè)計將滿足所有區(qū)域中的覆蓋規(guī)則。

　　4. 認(rèn)為已經(jīng)包含了ESD和止鎖焊盤

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

　　5. 忽視電壓的要求

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