接口是SoC的基本功能之一,，是實現(xiàn)SoC中嵌入式CPU訪問外設(shè)或與外部設(shè)備進行通信、傳輸數(shù)據(jù)的必備功能,。通過對11600個IP核的統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),，接口類IP核的數(shù)量為1234個，占總數(shù)的11%,，是緊隨模擬和混合信號,、物理庫、存儲器之后,，數(shù)量第4多的IP核,。

圖1 IP核的總體分布

 

在需求方面，根據(jù)CSIP的IP需求調(diào)查,，IP交易領(lǐng)域主要集中在三個方面,，一是開發(fā)難度較大和應(yīng)用復雜的高端CPU和DSP；二是標準的接口IP(例如USB接口、PCI Express等),；三是模擬IP（如PLL,，ADC等）。這三類IP需求占到總需求的一半多,。而其他的交易類型如標準的內(nèi)存模塊,，以及一些面向特殊應(yīng)用的IP，則占據(jù)國內(nèi)需求的三分之一,，參見圖2,。

 

圖2 國內(nèi)SoC設(shè)計對IP核的需求

 

接口按數(shù)據(jù)傳輸速率大致可分為低速、中速和高速,。低速接口中,，既有CAN、LIN,、MIL-STD-1553,、I2C、FlexRay,、USB 1.1這樣的串行總線接口,，也有VME、PCI,、PCMCIA這些推出很長時間的并行接口,。中高速接口則是清一色的串行接口，如中速接口USB 2.0,、LVDS,、HDMI 1.3，高速接口IEEE1394,、USB 3.0,、PCIe 3.0、HDMI 1.4,、MIPI,、Rapid IO、 SATA,。通過對717個接口IP核的統(tǒng)計,，低速、中速和高速接口IP核的數(shù)量幾乎各占1/3,，見圖3,。

 

圖3 低速、中速和高速接口IP核的分布

 

雖然數(shù)量接近,，但趨勢顯然是向高速接口發(fā)展,，幾乎已經(jīng)沒有IP核企業(yè)繼續(xù)開發(fā)USB 1.1,、CAN、LIN等低速接口IP核,，新推出的中速接口IP核也越來越少,，大家都把注意力放在高速接口IP核上。一是在標準制定上,，版本升級后的高速接口一般都能做到向下兼容,，IP核研發(fā)企業(yè)會開發(fā)滿足各種數(shù)據(jù)速率版本的IP核，因此沒有必要繼續(xù)為老的標準投入資源,。二是工藝進步和市場壓力迫使So設(shè)計企業(yè)競相采用更高速的接口,。

 

消費類SoC芯片越來越多的采用USB 2.0或USB 3.0、HDMI等高速串行總線接口,，以滿足大量多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捫枨?。如Broadcom公司推出的數(shù)字電視芯片BCM7335就集成了USB 2.0、以太網(wǎng),、HDMI和SATA 2接口，見圖4,。

 

 

圖4 數(shù)字電視芯片BCM7335的結(jié)構(gòu)框圖

 

由于PC的廣泛使用,，以及消費類電子產(chǎn)品的普及，USB已經(jīng)成為最常用的串行接口,，數(shù)據(jù)傳輸速率從1.0版的1.5Mbps,，到1.1版的12Mbps，再到2.0版的480Mbps,，USB 3.0的數(shù)據(jù)速率已經(jīng)達到驚人的5Gbps,，事實上目前還沒有那個外設(shè)在實際使用當中能達到這樣高的速度。USB 3.0還擠壓了其他總線的市場空間,，如IEEE 1394的數(shù)據(jù)速率也達到3.2Gbps,，在以往的數(shù)碼攝像機中被廣泛采用，在一些移動存儲設(shè)備中也有采用,。不過,，新推出的設(shè)備已經(jīng)基本不再采用IEEE 1394接口了。如新的數(shù)碼攝像機普遍采用光盤或硬盤做為存儲介質(zhì),，用USB接口傳輸視頻文件,。

 

標準的不斷升級推動著IP核的不斷升級，圖5是USB IP核按標準分布的情況,，包括PHY和控制器,。

 

圖5 USB IP核的版本分布

 

USB控制器IP核的開發(fā)難度相對較小，提供商也較多,，USB 2.0和USB 3.0 PHY的開發(fā)難度很大,，提供商主要有Synopsys,、IP innopower、Snowbush IP,、VeriSilicon和IPGoal,。Snowbush IP已經(jīng)開發(fā)出采用40nm工藝的USB 3.0 IP核，領(lǐng)先一步,。VeriSilicon和IPGoal這兩家國內(nèi)企業(yè)在USB 2.0 PHY上有一些產(chǎn)品,，在國內(nèi)的市場占有率很高。USB PHY IP核的廠商分布見圖6,。

 

圖6 USB PHY IP核的提供商分布

 

新標準和新版本的不斷出現(xiàn),，推動著接口IP核的豐富和發(fā)展。伴隨工藝的進步,，PHY等模擬類IP核的開發(fā)難度越來越大,，SoC設(shè)計企業(yè)越來越依賴于成熟的高質(zhì)量IP核。目前,，在對國內(nèi)SoC設(shè)計項目的調(diào)查中發(fā)現(xiàn),，一些高速接口IP核還依賴于國外企業(yè)，而且這些IP核的供應(yīng)商較少,，國內(nèi)企業(yè)的選擇面較窄,，IP核的價格也十分昂貴。國內(nèi)IP核企業(yè)在這方面大有可為,，應(yīng)該利用國內(nèi)研發(fā)成本較低的優(yōu)勢,，開發(fā)出替代國外IP核的產(chǎn)品，前提是充分保證IP核的質(zhì)量和穩(wěn)定性,。