工程师设计手册：集成“硬”IP模块的几点建议

　　对“硬”IP模块—那些以GDSII数据库形式提交的模块—的集成，让系统设计工程师能够把某些过去不得不在公司内部开发的模块外包出去，从而把重点放在他们的核心竞争力上。因此，购买和集成硬IP模块正成为SoC设计工程师的一种工作方式。从A/D转换器到ZigBee收发器，几乎每一种功能都有现成的IP模块。

　　选择合格的IP供应商对于成功地实现IP集成是头等大事。为了实现该目标，虚拟插座接口联盟（VSIA）和无晶圆厂半导体协会（FSA）正与企业携手开发针对硬IP模块及其供应商的标准和客观的质量衡量标准。

　　过去几年在提交这种IP期间，Impinj公司经历了各种IP的集成，其中，不乏一帆风顺的成功案例和损失惨重的败绩。如果遵循下列建议，就可以避免大部分的问题。

　　建议

　　1. 要阅读所有的文档

　　据Impinj估计，在集成过程中出现的问题当中，大约75%的问题来自用户没有完全阅读所有的文档，这些文档不仅仅包括数据表，还有所发布的各种注释。大多数IP供应商在提交清晰和简洁的文档方面表现出色，设计工程师和项目经理通过阅读这些文档将获益匪浅。

　　2. 要完全验证工艺细节

　　跟软IP不一样，硬IP模块通常是针对特定的工艺节点—包括代工厂、几何尺寸、特性和I/O选项—开发并进行质量认证的。在先进的工艺节点，这些细节变得更为重要。

　　3. 要了解你要集成的IP模块的成熟度

　　确保项目的风险容许量与整个IP模块的风险相一致。VSIA正在开发一种硬IP质量衡量标准，以便对IP模块质量的优缺点提供一个客观的评价。

　　4. 要利用由IP供应商提供的仿真工具

　　大多数IP提供商在提交最终硬IP模块时，甚至之前，就一起提供Verilog模型和测试平台。在初始设计阶段，利用这些工具就能够对功能和时序要求进行100%的确认，并增加最终流片成功的可能性。

　　5. 要规划好测试方式

　　所有的IP模块都需要经过测试，因此，掌握每一个模块的特定测试要求是至关重要的。采取这种方式进行设计，你就可以把数据提交给IP模块并观察从其返回的信号。有时侯，这些模块可以被集成到标准的扫描链中；而其它的情形可能需要专用的测试模式。

　　对于大多数硬IP集成流程，关注的焦点在于前端的规划，在实际的IP集成过程中，大部分的问题都出现在这个阶段。通过遵循这里提出的一些简单的指引，大部分的问题都可以避免。

　　不建议

　　1. 认为IP模块不存在版图的限制

　　许多硬IP模块都存在不允许走高速或高噪声信号的“禁止布线区”。IP模块也可能需要针对晶圆平坦度的特殊定位，而如果在版图中出现IP模块的旋转的话，其性能就会下降。如果提前掌握IP模块的版图限制条件，围绕其进行规划就容易得多。

　　2. 认为针对IP模块的物理集成方法与SoC的其它部分相同

　　首先，最重要的是要对GDSII层映射进行匹配。例如，对于高性能模拟模块，IP供应商通常采用定制DRC或LVS平台来验证其设计。这些平台通常与标准代工厂的平台兼容，但是将生成一系列已知的错误和违规。IP供应商应该在整个设计工具包文档中包含各种预期的违规。

　　3. 忽视IP模块周围的金属覆盖

　　必须确保两个条件：（1） IP模块本身满足所有需要的金属覆盖规则；（2） 在IP模块周围，整个SoC已经包含了足够的填充金属，以保证整个设计将满足所有区域中的覆盖规则。

　　4. 认为已经包含了ESD和止锁焊盘

　　采用Impinj公司的IP模块，我们希望集成商提供经过验证的ESD和对所有焊盘的止锁保护功能，高电压输入除外。

　　5. 忽视电压的要求

　　IP模块将详细说明模块输入端的电压要求。在SoC电源引脚和内部IP互连之间的电压降可能造成IP上的电压落在规范要求之外，即使主供电电压在规范之内。此外，要核查电源上电顺序的要求。理想情况下，要从开始就了解IP模块对电源上电顺序的要求，以确保其满足整个应用的要求。