芯片是什么东西 芯人必读｜芯片IP是个什么东西

前言

在芯片行业，人们经常使用ip这个词，比如IP开发、IP交易、IP复用、IP厂商、IP提供商等等。外人可能会对这个词感到不清楚和困惑。他们可能认为这是一张知识产权卡，也可能认为这是互联网技术中的一个知识产权地址，但他们不是。本文致力于科普，谈芯片行业什么是IP。

“IC、IP、智商卡，告诉我密码！”这是电影世界里魏凡的经典台词，没有小偷。现实中没有智商卡，只有IC卡和IP卡。IC卡是指集成电路卡，也叫芯片卡。比如银行卡、电信卡、交通卡、社保卡都是芯片卡实现的。IP卡是一种使用TCP/IP协议的网络电话卡，早已被淘汰。然而，TCP/IP协议一直被用作互联网通信的底层技术，因此经常可以听到IP和IP地址等词汇。这是第一类IP，是互联网领域的一个技术词汇，特指IP协议或IP地址。

图2。独立设计部分和多个IP核集成在一起，形成复杂的芯片设计

图2中的芯片设计过程，和图3中的系统电路板开发过程一样，是一个与现有成熟的ip核进行布局、放置和信号连接的过程，可以称之为IP核的复用。不同的是，除了芯片和连接线，系统开发人员很少独立开发自己的芯片。在芯片设计的过程中，除了购买的ip核之外，一般来说，芯片设计者都要自己设计一部分电路，完成各个部分之间的信号连接。最后，他还要在制造前反复检查和验证整个芯片的功能和性能。

图6。三种类型的IP核在芯片设计的不同阶段被合并到设计中，形成一个整体

三种类型的IP核各有优缺点，用户会根据实际需求进行选择。下面简单总结一下三种IP核的优缺点。

IP软核:以集成源代码的形式交付给用户，具有源代码灵活、功能级可重构、目标制造工艺选择灵活等优势。高灵活性和可移植性，允许用户自行配置。其缺点是电路功能模块可预测性差，后续设计存在出错的可能，导致一定的设计风险。而且知识产权软核的知识产权很难保护。

IP固定核:其灵活性和成功率介于IP软核和IP硬核之间，属于折中型。与IP软核相比，IP固定核的设计灵活性稍差，但可靠性大大提高。目前，IP固定核是IP核的主流形式之一。

IP硬核:它最大的优势就是保证了性能，比如速度和功耗，达到了预期的效果。但IP硬核与制造工艺相关，难以转移到新的工艺或集成到新的结构中，无法重新配置。因为IP硬核不能修改，很难复用，所以只能在一些特定的应用中使用。但IP硬核是保护知识产权最便捷的方式。

IP核的例子是ARM最典型的CPU IP核。很多IP提供商提供DSP IP核、USB IP核、PCI-X IP核、WiFi IP核、以太网IP核、嵌入式内存IP核等。，这是多种多样的。

按大类可分为处理器和微控制器IP、存储器IP、外设和接口IP、模拟和混合电路IP、通信IP、图像和媒体IP等。

世界上一些最大的EDA供应商也是知识产权供应商。比如美国尚德可以提供上千种IP。IP涵盖逻辑电路、嵌入式存储器、模拟电路、有线和无线通信接口、安全、嵌入式处理器和子系统等。

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知识产权的发展与应用

从图4和图5可以看出，IP核开发类似于芯片设计过程，需要紧跟芯片技术的发展趋势，积累芯片设计技术，了解芯片制造工艺的发展步伐。不同的是，芯片设计公司的商业模式是设计一个完整的芯片，推向市场，实现芯片销售的利润。而IP开发者并不设计完整的芯片，他们只设计芯片的一些局部功能模块，并追求这些功能模块设计的最优化，实现IP核在各种复用场合下的适应性和便捷性。ip开发者寻求这些IP可以被很多芯片设计公司购买采用，实现IP的销售利润。

但是IP开发的技术难度和要求非常高，这不是任何一家芯片设计公司都能做到的。这主要体现在:一是IP的完备性要求。ip核作为芯片设计的组成部分，可以和软件设计的组成部分相提并论。小瑕疵可以隐藏在软件组件中，集成的系统软件在投入实际应用时可以通过补丁和升级不断改进。然而，IP核心必须是完美的，没有任何瑕疵。因为，IP核的任何一个小瑕疵都有可能影响到整个复杂芯片设计的成败，影响到花费数百万甚至上亿元的整个芯片研发的投入和产出。因此，复杂IP核的价格极其昂贵，从几十万元到几百万元不等。

为了便于普及，IP厂商一般采用前期收取IP许可费，后期根据芯片出货量计算版权费的商业模式，以减少用户的R&D投资。二是IP多参数要求，包括工艺节点、电源、功耗、性能等。这些都需要IP开发者熟悉芯片设计、制造技术和工业应用。三是用户对IP提供商的信用要求，包括公司的技术实力、影响力和稳定性。用户很难接受一个小而不稳定的IP厂商提供的IP，即使这个IP很便宜甚至是免费的。用户更愿意购买知名大型IP厂商提供的昂贵IP，因为这样的IP可以保证质量和后续服务。

2000年以来，随着国发18号文件和8个国家级集成电路设计产业化基地的推进，国内集成电路设计企业如雨后春笋般迅速发展。这些企业大多是中小型集成电路设计企业。得益于IP开发和IP复用技术，这些中小型IC设计企业可以根据市场需求及时开发出功能多样的片上系统、人工智能芯片和物联网芯片。这些都促进了国内集成电路设计行业的快速发展和我国新一代信息技术产业的发展。可以说，晶圆代工技术、IP开发和IP复用技术为中国当前芯片产业的快速发展奠定了基础。

附言

芯片行业的ip也叫IP核。IP核是指芯片中具有独立功能的电路模块的成熟设计。在电路模块设计的三个不同阶段，可以得到不同类型的IP核，分别称为IP软核、IP固定核和IP硬核。

从软化到固化再到硬化，IP核的可配置性和灵活性变小，但完善性提高，复用风险降低。芯片设计公司通过向ip厂商购买IP核，可以快速设计出功能复杂的芯片，节省设计时间，提高芯片设计成功率。IP开发和IP复用技术极大地推动了芯片设计行业的快速发展。

参考文献:

1.电子百科词库:知识产权核心，柯彤核心城市:

https://www.cogobuy.com/wiki-3064.shtml

2.oLinXi1234567什么是IP核？，CSDN博客:

3.长弓的坚持，FPGA的IP软核、硬核、固定核，CSDN博客:

4 .集成电路和IP核心技术，CSDN博客:

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