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芯片ip核是什么(芯片核心ip)
大家好!今天讓小編來大家介紹下關(guān)于芯片ip核是什么的問題,以下是小編對此問題的歸納整理,讓我們一起來看看吧。
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一、ARM芯片的基本概念
本篇博客旨在梳理一些關(guān)于arm公司和arm芯片的概念,比如S3C2440是什么,它與arm的關(guān)系又是什么關(guān)系。
ARM公司主要設(shè)計(jì)ARM系列AISC處理器內(nèi)核,它不生產(chǎn)芯片,只提供IP核。先以一個(gè)例子解釋一下架構(gòu)、核、處理器和芯片:S3C2440,這是一款SoC芯片。注意,它不是cpu,2440和我們熟知的51單片機(jī)有點(diǎn)類似,都屬于嵌入式。嵌入式的發(fā)展到目前經(jīng)歷了三個(gè)階段,分別是SCM、MCU、SoC。51屬于SCM或MCU,而2440就屬于SoC。下面是2440的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
中間的那個(gè)arm920t就是2440的處理器,處理器和核在我看來在這里是一個(gè)概念,只不過一個(gè)是硬概念,一個(gè)是軟概念。這里的920t就既是處理器又是核。而三星做的就是除了這個(gè)cpu外其他的東西。也就是說ARM公司給了三星公司arm920t,三星公司基于這款處理器設(shè)計(jì)了S3C2440芯片。
現(xiàn)在我們來談?wù)凙RM架構(gòu),架構(gòu)實(shí)際上是一種設(shè)計(jì)思想,基于這些設(shè)計(jì)思想,ARM公司設(shè)計(jì)了不同的處理器,請看下面這張表
所以我們可以看出來S3C2440的架構(gòu)是ARMv4。
例如:S3C2440基于的是 ARM920T 核心。
綜上所述:單個(gè)架構(gòu)對應(yīng)多個(gè)核心,單個(gè)核心對應(yīng)多款芯片,由ARM公司提供核心給芯片廠商,如三星。
參考文章
[1]: 一文帶你了解ARM的發(fā)展歷程
二、什么是arm軟件核和硬件核,兩者區(qū)別是什么?
嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最高形式是單一芯片系統(tǒng)(SOC,System On Chip),而SOC的核技術(shù)是IP核(即知識產(chǎn)權(quán)核Intellectual Property Kernels)構(gòu)件。IP核有硬件核、軟件核和固件核,硬件核主要指8/16/32/64位MPU核或DSP核。硬件提供商以數(shù)據(jù)軟件庫的形式,將其久經(jīng)驗(yàn)證的處理器邏輯和芯片版圖數(shù)據(jù),供EDA工具調(diào)用在芯片上直接配置MPU/DSP功能單元;而軟件核則是軟件提供商將SOC所需的RTOS內(nèi)核軟件或其它功能軟件,如通信協(xié)議軟件,F(xiàn)AX功能軟件等構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)API方式和IP核構(gòu)件形式供IDE和EDA工具調(diào)用制成FLASH或ROM可執(zhí)行代碼單元,加速SOC嵌入式系統(tǒng)定制或開發(fā)。目前一些嵌入式軟件供應(yīng)商紛紛把成熟的RTOS內(nèi)核和功能擴(kuò)展件,以軟件IP核構(gòu)件形式出售,如Microtec的VRTXoc for ARM就是典型例子。
三、“華為制裁事件”最全剖析,命門在哪里?最差的結(jié)果是什么?
作者| 貓哥
來源| 大貓 財(cái)經(jīng)
01
特朗普這人看著沒譜,但看他做事也有另一面,心思縝密,走一步挖個(gè)坑。
2018年3月,以鋼鐵、鋁加關(guān)稅為起點(diǎn),貿(mào)易戰(zhàn)風(fēng)雨欲來,當(dāng)時(shí)誰也沒想到,貿(mào)易戰(zhàn)的后手是 科技 戰(zhàn)。
2018年12月,華為任正非的女兒孟晚舟在加拿大被捕,此案至今仍未完結(jié)。
2019年5月16日,美國將華為列入實(shí)體清單,在未獲得美國商務(wù)部許可的情況下,美國企業(yè)將無法向華為供應(yīng)產(chǎn)品。
實(shí)體清單事件對華為打擊巨大,比如 華為手機(jī)無法使用高通芯片 , 谷歌停止與華為合作 ,華為因此失去對安卓系統(tǒng)更新的訪問權(quán),只有在開源版更新后才可以 AOSP 繼續(xù)開發(fā)新的安卓系統(tǒng),對于國內(nèi)用戶影響不大,但國際業(yè)務(wù)大受影響,去年損失超過100億美元。
時(shí)隔一年,美國對華為的制裁再度升格,用他們的話說就是“堵住漏洞”,要求使用美國芯片技術(shù)和設(shè)備的外國公司,要先獲得美國的許可,才可以將芯片供應(yīng)給華為和其關(guān)聯(lián)企業(yè)。
這兩個(gè)政策的差異在于:
說白了, 這個(gè)政策真要實(shí)施了,華為生產(chǎn)什么,生產(chǎn)多少,都要得到美國的許可。
所以,即便華為去年收入8588億,今年的主題詞也只有三個(gè)字: “活下去” 。
02
美國為啥這么干?
要看細(xì)節(jié),在去年的制裁政策出來后,美國對華為的臨時(shí)許可證5次展期,也就是說,一直沒執(zhí)行。
新的制裁政策也設(shè)定了120天緩沖期 ,也就是說,在這個(gè)時(shí)間內(nèi),華為還可以全球掃貨。
為什么說制裁卻一再推遲呢?目標(biāo)有兩個(gè):
美國僅僅盯著一個(gè)華為嗎?當(dāng)然不是,美國自打當(dāng)了老大之后,一個(gè)基本國策就是打老二,英國、日本、前蘇聯(lián),只是現(xiàn)在輪到了中國。不過金融戰(zhàn)、星球大戰(zhàn)都不好使了,作為“里根主義”的信徒, 特朗普遏制中國的核心就是貿(mào)易戰(zhàn)、 科技 戰(zhàn)。
盯著華為,是因?yàn)椤吧淙讼壬漶R,擒賊先擒王”的道理美國人也懂,美國司法部長威廉·巴爾(William Barr)前兩天參加了 “中國行動計(jì)劃會議” ,并做了演講。
他說的就比較露骨了,“美國絞殺華為的必要性,根本原因不是什么伊朗或者網(wǎng)絡(luò)安全,而是來自華為的威脅”,核心觀點(diǎn)是這些:
地緣、人口、能源這些因素已經(jīng)不能完全決定一個(gè)國家的未來, 科技 的主導(dǎo)地位前所未有的上升,面對5G、6G這些近在眼前的巨變,美國肯定不會掉以輕心。
03
所以,華為就成了焦點(diǎn)。
過去這一年多,華為為自救都干了什么呢?概括來說三件事:
1、使勁搞研發(fā)。 比如鴻蒙系統(tǒng)和鯤鵬計(jì)算生態(tài),隨時(shí)預(yù)備著美國斷糧;
2、去美國化。 最近日本一個(gè)專業(yè)公司對華為Mate30做了拆解分析,發(fā)現(xiàn)中國產(chǎn)零部件已經(jīng)從25%大幅上升到約42%,美國產(chǎn)零部件則從11%左右降到了約1%。
在每個(gè)核心部件,華為都在找更多的“備份”:
3、瘋狂囤貨。 2019 年華為的存貨為1672.08億元,同比增長 73.46%,今年Q1存貨繼續(xù)上升,就在515美國升級禁令后,華為還向臺積電下了7億美元訂單。
在8月15日之前,華為肯定還會把能買到的核心部件統(tǒng)統(tǒng)買到手。
看到這兒,很多人不理解了,華為不是開始做系統(tǒng)了嗎?國家不也開始做芯片了嗎?產(chǎn)業(yè)大基金那么多錢還搞不定嗎?這事有那么嚴(yán)重嗎?
暫時(shí)搞不定,問題很嚴(yán)重。
我們可以按產(chǎn)業(yè)鏈把華為的核心業(yè)務(wù)可以分成三類:
不黑不吹,拆開來一點(diǎn)點(diǎn)看。
04
華為的5G業(yè)務(wù)用一個(gè)字形容,就是“?!?,這點(diǎn)美國也認(rèn)。
全球主要的通信廠家現(xiàn)在公認(rèn)四家最強(qiáng): 華為、中興、愛立信和諾基亞。 華為的合同數(shù)和專利數(shù)量都居前列,這是過去十年6000多億研發(fā)投入的成果。
任正非公開講過,華為脫離美國的供應(yīng)也能夠生存, 華為已經(jīng)開始生產(chǎn)不含美國零部件的 5G 基站。
但有個(gè)問題——從5G 基站所需要的芯片來看,華為海思擁有絕大部分核心芯片的設(shè)計(jì)能力,但在芯片領(lǐng)域, 設(shè)計(jì)、制造和封測是三大組成部分 ,大部分企業(yè)主營業(yè)務(wù)只涉及其中一環(huán),像華為海思主要就是負(fù)責(zé)芯片設(shè)計(jì),而后的工序則由代工廠完成。
就跟建筑設(shè)計(jì)師可以設(shè)計(jì)圖紙,但具體蓋房子還是要找個(gè)施工單位?,F(xiàn)在華為5G基站芯片用的是臺積電 7nm工藝制程,下一代 5nm芯片正在導(dǎo)入。咱們內(nèi)地廠商現(xiàn)在還做不了這個(gè),低端的基站芯片可以國產(chǎn),高端的還是有賴于擁有先進(jìn)制程的公司。
再說說IT基建領(lǐng)域的鯤鵬系統(tǒng),通俗地說,這有點(diǎn)像水電之類的基礎(chǔ)設(shè)施?,F(xiàn)在這套系統(tǒng)的處理器核、微架構(gòu)和芯片均由華為自主研發(fā)設(shè)計(jì),SPECint 評分超過 930 分,高于業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)水平25%,相當(dāng)厲害。
但是問題跟5G芯片類似, 由于采用了7nm工藝制造,目前仍高度依賴臺積電,短期內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
最后就說到大家熟悉的華為手機(jī)。
去美國化迅猛,前面已有提到。今年發(fā)布的華為 P40 系列中僅有射頻前端(RF)模組來自美國,這玩意通俗地說作用就是轉(zhuǎn)化信號,作用很關(guān)鍵,但在這個(gè)領(lǐng)域,大陸企業(yè)仍處于起步階段,華為仍高度依賴 Qorvo、Skyworks 等美國公司,國產(chǎn)替代需要時(shí)間。
看到這大家都明白了,其他的好像都沒啥問題,都卡在芯片上了,而且好像芯片設(shè)計(jì)也還行,就是自己生產(chǎn)不了,為什么會這樣呢?
05
前天,華為輪值董事長郭平說, “華為不具備芯片設(shè)計(jì)之外的芯片制造能力,我們還在努力尋找解決方案。求生存是華為現(xiàn)在的主題詞?!?/strong> 這道出了華為的命門,芯片制造。
芯片制造大概分三步:設(shè)計(jì)、制造、封測,整個(gè)生產(chǎn)過程是這樣的:
上游影響設(shè)計(jì)的是EDA和IP核。
EDA是一種設(shè)計(jì)芯片的軟件,可以理解為修圖界的大神ps軟件, 關(guān)鍵問題是,只要芯片更新?lián)Q代,這個(gè)軟件就必須隨之更新,否則你連設(shè)計(jì)都做不了。
目前全球的EDA行業(yè)主要由新思 科技 (Synopsys)、楷登電子 科技 (Cadence)、以及2016年被德國西門子收購的明導(dǎo)國際(Mentor Graphics)三大廠商壟斷,加起來占比64%之多。
國內(nèi)做EDA也有一些基礎(chǔ),比如華大九天、概倫電子,但現(xiàn)在也只能夠解決三分之一左右的問題,剩下的還是離不開前面說的幾個(gè)大廠。
相比之下,IP核問題不大,IP核的全稱是知識產(chǎn)權(quán)模塊,華為的IP核方面用的是ARM架構(gòu),目前已經(jīng)拿到了最新的商用架構(gòu)ARMV8架構(gòu)的永久授權(quán),而且國內(nèi)的半導(dǎo)體IP授權(quán)服務(wù)供應(yīng)商芯原股份也有足夠的設(shè)計(jì)能力,可以在未來供應(yīng)華為。
06
上游情況是這樣,下游的封測影響也不大, 最大的問題是在中間制造這個(gè)環(huán)節(jié)。
材料還好說,但我們沒有好的設(shè)備商。
全球半導(dǎo)體設(shè)備廠商前十名,除開荷蘭造光刻機(jī)的ASML和新加坡的ASM,剩下有四個(gè)美國的,四個(gè)日本的:
里面的技術(shù)問題盤根錯(cuò)節(jié),基本逃不出美國新政策的限制。
前面說過,多數(shù)廠商只會涉及到芯片制造的一個(gè)環(huán)節(jié),所以這么多年華為自己設(shè)計(jì)的芯片都是找代工廠生產(chǎn)的。
主要的代工廠有兩家: 臺積電和中芯國際。
臺積電擁有最先進(jìn)的制程,蘋果、高通的SOC芯片基本都由臺積電代工,華為的手機(jī)SOC芯片能跟蘋果高通PK,也有臺積電的功勞。
芯片的升級是精度越高尺寸越小,在代工廠中,臺積電優(yōu)勢明顯,中芯國際7nm制程的還在規(guī)劃試產(chǎn)階段,三星的5nm制程也在試產(chǎn)階段,臺積電已經(jīng)量產(chǎn)5nm制程了,差了好幾年,芯片行業(yè),這個(gè)差距還是很大的:
華為手機(jī)的中高端已經(jīng)全系采用了7nm 制程,原計(jì)劃今年的麒麟 1000 系列芯片會采用臺積電最新的5nm制程,如果最差的情況真出現(xiàn)了,華為只能靠庫存,庫存用完了,只能看美國臉色。
07
美國新的管制條例確實(shí)夠狠,從EDA軟件、半導(dǎo)體設(shè)備到晶圓代工,全部都能干涉,對供應(yīng)鏈企業(yè)有“無限追溯”權(quán),制裁的力度前所未有,期限也相當(dāng)緊張。
那就只能任人宰割了?
當(dāng)然不會,指望華為這種“戰(zhàn)斗公司”屈服很難。他們知道自己該做什么也正在做。
這事最后大概會有幾種結(jié)果:
前幾天《環(huán)球時(shí)報(bào)》報(bào)道稱,中方有幾項(xiàng)反制方案,包括將美有關(guān)企業(yè)納入中方“不可靠實(shí)體清單”,對高通、思科、蘋果等美企進(jìn)行限制或調(diào)查,暫停采購波音公司飛機(jī)等,這都可以理解為博弈的砝碼。
當(dāng)然,還有一個(gè)終極解決方案, 命門 能自己控制才最安心 ,如果我們什么芯片都能干出來,也就不用看別人臉色,自然不必為此操心,但這真的需要 科技 領(lǐng)域下大力氣了。
這絕對不是華為一家公司面臨的難題。
四、集成電路系統(tǒng)級封裝(SiP)技術(shù)以及應(yīng)用
由于 集成電路 設(shè)計(jì)水平和工藝技術(shù)的提高,集成電路的規(guī)模越來越大,整個(gè)系統(tǒng)可以集成到一個(gè) 芯片 上(目前一個(gè)芯片上可以集成108個(gè)晶體管)。這使得將于單芯片集成到由具有多個(gè)硬件和軟件功能的電路組成的系統(tǒng)(或子系統(tǒng))中成為可能。90年代末,集成電路進(jìn)入了系統(tǒng)級芯片(SOC)時(shí)代。
1980年代,專門集成電路以標(biāo)準(zhǔn)邏輯門為基本單元,由處理線提供給設(shè)計(jì)師免費(fèi)使用,以縮短設(shè)計(jì)周期:1990年代末進(jìn)入系統(tǒng)級芯片時(shí)代。在芯片上,它包括cpu、dsp、邏輯電路、模擬電路、射頻電路、存儲器和其他電路模塊以及嵌入式軟件,并相互連接,形成完整的系統(tǒng)。
由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)日益復(fù)雜,設(shè)計(jì)行業(yè)中已有工廠專門開發(fā)具有這些功能的各種集成電路模塊(稱為知識產(chǎn)權(quán)核心或IP核心)。這些模塊通過授權(quán)提供給其他系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行有償使用。設(shè)計(jì)人員將使用IP核作為設(shè)計(jì)的基本單元。IP核的重用不僅縮短了系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期,而且提高了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成功率。
研究表明,與由IC構(gòu)成的系統(tǒng)相比,由于SOC設(shè)計(jì)能夠綜合考慮整個(gè)系統(tǒng)的各種條件,在相同的工藝條件下,可以達(dá)到更高的系統(tǒng)指標(biāo)。21世紀(jì)將是SOC技術(shù)真正快速發(fā)展的時(shí)期。
近年來,由于整機(jī)的便攜式開發(fā)和系統(tǒng)小型化的趨勢,需要在芯片上集成更多不同類型的元件,如Si-CMOSIC,GaAs-RFIC,各種無源元件,光機(jī)械設(shè)備,天線,連接器。和傳感器等單一材料和標(biāo)準(zhǔn)工藝的SOC是有限的。近年來,基于SOC快速開發(fā)的系統(tǒng)級封裝(SiP)不僅可以在一個(gè)封裝中組裝多個(gè)芯片,而且可以堆疊和集成不同類型的器件和電路芯片。復(fù)雜,完整的系統(tǒng)。
與SOC相比,SIP具有:
(一)可以提供更多的新功能;
(2)各工序兼容性好;
(3)靈活性和適應(yīng)性強(qiáng);
(4)低成本;
(5)易于分塊測試;
(6)開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。
SOC和SIP互為補(bǔ)充。一般認(rèn)為,SOC主要用于更新較慢、對軍事裝備性能要求較高的產(chǎn)品。SIP主要用于更換周期較短的消費(fèi)品,如手機(jī)。SIP的合格率和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有待進(jìn)一步提高。
由于液滴的復(fù)雜性,對液滴的設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)提出了更高的要求。在設(shè)計(jì)方面,需要由系統(tǒng)工程師、電路設(shè)計(jì)、布局設(shè)計(jì)、硅技術(shù)設(shè)計(jì)、測試和制造等工程師組成的團(tuán)隊(duì)共同努力,以達(dá)到最佳的性能、最小的尺寸和最小的成本。首先,采用計(jì)算機(jī)輔助仿真設(shè)計(jì),對芯片、電源和被動組件的參數(shù)和布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)。高密度線路的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮消除振蕩、過沖、串?dāng)_和輻射。考慮散熱和可靠性;選擇襯底材料(包括介電常數(shù)、損耗、互連阻抗等);制定線寬、間距和穿孔等設(shè)計(jì)規(guī)則;最后設(shè)計(jì)主板的布局。
SIP采用了近十年來迅速發(fā)展的觸發(fā)器焊接互連技術(shù)。觸發(fā)器焊接互連具有直流電壓低、互連密度高、寄生電感小、熱、電性能好等優(yōu)點(diǎn),但成本高于焊絲。SIP的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能夠集成各種無源組件。無源元件在集成電路中的應(yīng)用日益增多。例如,移動電話中的無源元件與有源元件的比例約為50:1。采用近年來發(fā)展起來的低溫共燒多層陶瓷(LTCC)和低溫共燒鐵氧體(LTCF)技術(shù),即在多層陶瓷中集成電阻、電容、電感、濾波器和諧振器等無源元件,就像將有源器件集成到硅片中一樣。此外,為了提高芯片芯核在封裝中的面積比,采用了兩個(gè)以上的芯片疊層結(jié)構(gòu),并在Z方向上中進(jìn)行了三維集成。開發(fā)了層合芯片之間的超薄柔性絕緣層底板、底板上的銅線、通孔互連和金屬化等新技術(shù)。
SIP以其快速進(jìn)入市場的競爭力、更小、更薄、更輕、更多的功能,在業(yè)界得到了廣泛的應(yīng)用。它的主要應(yīng)用是射頻/無線應(yīng)用、移動通信、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備、數(shù)字產(chǎn)品、圖像、生物和MEMS傳感器。
到2010年,SiP的布線密度預(yù)計(jì)為6000cm / cm 2,熱密度為100W / cm 2,元件密度為5000 / cm 2,I / O密度為3000 / cm 2。系統(tǒng)級封裝設(shè)計(jì)也正朝著SOC的自動布局和布線等計(jì)算機(jī)輔助自動化發(fā)展。英特爾最先進(jìn)的SiP技術(shù)將五個(gè)堆疊式閃存芯片集成到1.0mm超薄封裝中。東芝的SiP目標(biāo)是將手機(jī)的所有功能集成到一個(gè)包中。日本最近預(yù)測,如果全球五分之一的LSI系統(tǒng)采用SiP技術(shù),SiP市場可達(dá)到1.2萬億日元。憑借其進(jìn)入市場的優(yōu)勢,SiP將在未來幾年內(nèi)以更快的速度增長。在加快集成電路設(shè)計(jì)和芯片制造發(fā)展的同時(shí),中國應(yīng)加大系統(tǒng)級封裝的研發(fā)力度。
以上就是小編對于芯片ip核是什么問題和相關(guān)問題的解答了,如有疑問,可撥打網(wǎng)站上的電話,或添加微信。
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