可行的平臺ASIC解決方案用于實現(xiàn)芯片上的定制系統(tǒng)

雖然需要定制邏輯解決方案的系統(tǒng)設計人員越來越多地面臨新的技術挑戰(zhàn)，但他們在定制芯片產(chǎn)品方面擁有新的進步和選擇。其中一個選擇是基于單元的ASIC和平臺ASIC解決方案之間的選擇。

兩者都是在芯片上實現(xiàn)復雜和高性能系統(tǒng)的可行途徑。確定哪種解決方案最適合應用程序通常會混淆技術和業(yè)務考慮因素。技術考慮因素包括系統(tǒng)性能，邏輯和IP（知識產(chǎn)權）集成要求。業(yè)務問題通常涉及產(chǎn)品市場窗口，預計數(shù)量，設計成本，資源和風險分析。

一般情況下，如果應用程序要求在邏輯集成方面處于較高端（超過500萬個ASIC門） ），就性能而言（超過300 MHz系統(tǒng)性能），由于大量預測，它絕對必須達到盡可能低的單位成本，它可能更適合基于單元的ASIC實現(xiàn)。另一方面，如果上市時間和風險緩解是驅動因素，邏輯集成要求大約為50萬到500萬門，并且進入門檻低于絕對最低單位成本的需求，那么平臺ASIC實施通常是正確的選擇。

此外，這些選項并不相互排斥。在其生產(chǎn)的初始階段適用于平臺ASIC的應用可以無縫地遷移到基于單元的ASIC，在兩種解決方案之間具有類似的基礎技術（硅和IP）。在這種情況下，創(chuàng)新者可以選擇通過平臺ASIC通過合理的前期投資來捕捉市場的新產(chǎn)品創(chuàng)意，并且在創(chuàng)新取得巨大成功的情況下仍然可以通過基于單元的ASIC降低成本。

什么是平臺ASIC？

由于平臺ASIC產(chǎn)品對于ASIC市場來說相當新，因此明確定義它們非常重要?？尚械钠脚_ASIC解決方案是一系列緊密定義的芯片，IP和設計方法，專注于縮短設計周期并最大限度地降低復雜系統(tǒng)的開發(fā)成本。

這是通過解決ASIC構造中對設計進度及其可變性影響最大的區(qū)域來完成的。了解這三個組件中的每個組件在實現(xiàn)平臺ASIC目標中的作用非常重要。平臺ASIC芯片通常由一組片提供，提供不同的門范圍，存儲器，I/O，PLL和其他知識產(chǎn)權，如高速串行器/解串器（SerDes）。平臺ASIC“片”是預先制造的器件，用于實現(xiàn)芯片上的定制系統(tǒng)（SoC）。

可以通過幾層金屬為用戶應用定制切片。平板ASIC切片的一個示例如圖1所示。由于只有幾層金屬可以針對任何給定的設計進行定制，因此非重復工程（NRE）成本明顯低于基于單元的ASIC開發(fā)，其中完整掩模需要設置。

圖1＆＃151;平臺ASIC切片

與基于單元的ASIC相比，縮短平臺ASIC設計周期的關鍵因素之一是設計方法。通過從“平臺”切片開始，平臺ASIC用戶在設計周期中處于領先地位。

基于單元的ASIC設計流程中的許多必需步驟通常已由平臺ASIC供應商在設計切片時完成。 I/O布局，存儲器布局和布局規(guī)劃，電源網(wǎng)格設計，擴散IP時鐘和定時，信號完整性分析和封裝只是片上預先完成的一些步驟。因此，當用戶開始使用平臺ASIC切片進行設計時，他們實際上完成的步驟要少得多，因此設計周期更短。平臺ASIC設計方法的另一個關鍵組成部分涉及IP的使用。平臺ASIC中通常使用四種不同類型的IP：

擴散IP ＆＃151;使用標準單元，定制和/或混合信號邏輯的固定擴散和金屬化的知識產(chǎn)權及其位置是不可移動的。當不用于恢復路由區(qū)域和降低功率時，擴散的IP可以“鋪設”。

硬IP ＆＃151;使用特定于體系結構的單元完成放置和路由的IP。由于尺寸和縱橫比是固定的，因此在空間允許的情況下這些是可移動的。當需要控制性能/功率限制以保證性能時，使用硬IP。一個例子是嵌入高端處理器，如ARM926。

公司IP ＆＃151; IP作為網(wǎng)表提供，包括構建可交付成果（例如時序約束，綜合腳本，仿真模型）。它還可能包含展示位置文件。當需要對部署進行一些控制并且存在一些靈活性時，或者更常見的情況是，由于合同義務而無法提供RTL代碼，因此使用固定IP。

Soft IP ＆＃151 ; IP簡單地作為RTL提供，包括構建可交付成果（時序約束，綜合腳本）。這只是實例化并與設計的其余部分合成。軟RTL的主要優(yōu)點是它獨立于技術，使其易于攜帶。更高級別的SerDes鏈路層控制器，處理器外設和特定IP功能塊都可以這種方式提供。

在圖1所示的片中，8通道4.25 Gb/s SerDes就是一個例子。切片東側的擴散IP。圖中還顯示了擴散的ARM926處理器和雙倍數(shù)據(jù)速率（DDR2）接口。處理器還可以使用片上的“著陸區(qū)”區(qū)域實現(xiàn)為硬IP。裸片的著陸區(qū)（特定于LSI Logic RapidChip平臺ASIC）區(qū)域專門設計用于使用基本晶體管結構和存儲器塊以高性能實現(xiàn)諸如處理器之類的功能。

在這種情況下，應用程序不需要處理器。模具的著陸區(qū)域沒有浪費，可用于實現(xiàn)其他用戶邏輯。這種著陸區(qū)的靈活性允許更好地適應切片到多個應用中作為擴散IP的有吸引力的替代方案，并且可能在不使用IP的情況下浪費芯片區(qū)域。

基于單元的ASIC或平臺ASIC？

由于平臺ASIC用戶需要定義其架構以適應給定的目標平臺（片），平臺ASIC供應商提供這些片的系列，以適應不同的應用，具有各種門，存儲器，I/O，SerDes和其他資源要求。在選擇最適合應用的平臺ASIC切片方面擁有廣泛的選擇，可確保最終用戶獲得更高的成本效率和更快的設計周期。

但是，如果應用程序在批量定價方面的業(yè)務要求非常嚴格，那么基于單元的ASIC可能是正確的解決方案。由于完全定義了基于單元的ASIC解決方案以僅適合其預期應用，因此它顯然提供了最高的成本效率。

許多應用單元體積不足以證明開發(fā)基于單元的完整掩模集成本ASIC解決方案。通常，這些應用程序往往迫切需要快速進入市場，并且可能受到動態(tài)標準和接口的影響，這些標準和接口可能會相對較快地發(fā)生變化。

圖2顯示了典型的產(chǎn)品數(shù)量與成本分析的定義平板ASIC和基于單元的ASIC的“最佳點”，用于芯片上的復雜系統(tǒng)。從平臺ASIC到基于單元的ASIC的交叉產(chǎn)品體積點完全取決于設計的復雜性，并且因應用而異。

圖2＆＃151;產(chǎn)品數(shù)量與成本分析

在選擇平臺ASIC和基于單元的ASIC之間的決策點，考慮所有相關因素非常重要。這些因素通常在不同程度上決定最終決策：

成本分析（NRE，單位成本，設計資源，設計工具）

每個解決方案實現(xiàn)的技術可行性最終產(chǎn)品目標特征

市場壓力和競爭格局

風險分析

工程資源和項目團隊核心競爭力

考慮從平臺ASIC解決方案到基于單元的ASIC設備的可用遷移路徑也非常重要。對于難以投射最終產(chǎn)品數(shù)量的應用，平臺ASIC解決方案可以提供低成本的市場準入點，而不會排除通過基于單元的ASIC等效產(chǎn)品提供的較低成本定價的未來路徑。

對于此遷移盡可能無縫地選擇供應兩種產(chǎn)品的供應商具有顯著的優(yōu)勢。 ASIC平臺和基于單元的產(chǎn)品供應商使用相同的基礎工藝技術，兩種解決方案之間采用相同的IP和類似方法，可以提供從平臺ASIC到基于單元的ASIC更加透明的遷移路徑。

作為LSI Logic的RapidChip產(chǎn)品營銷總監(jiān)，Yousef Khalilollahi負責全球RapidChip平臺ASIC的“上市”戰(zhàn)略。他的職責是致力于推動LSI Logic在平臺ASIC市場的最新創(chuàng)新的引入和市場接受度。在擔任現(xiàn)職之前，Yousef在FPGA業(yè)務部門工作了13年，在Actel Corporation擔任過各種董事級營銷和業(yè)務開發(fā)職位。