1.6 一些术语与概念

在本节中将介绍一些术语和概念，其目的是对当今的VLSI设计与实现问题进行讨论，希望读者能够从这些术语或概念中体会VLSI设计的技术与发展规律。

1. ASIC

ASIC是英文Application Specific Integrated Circuit的缩写，即面向特定应用的集成电路。它是有别于通用集成电路的一类集成电路或集成系统。ASIC的出现与发展是与各行各业的技术改造及产品的更新换代紧密相关的。为了提高产品的性能和增加竞争性，厂商提出了ASIC的要求，微电子技术的进步为实现ASIC和发展ASIC提供了技术保证。

ASIC可以是专为某一类特定应用而设计的集成电路，称为标准专用电路，也可以是专为某一用户的特定应用而设计的集成电路，称为定制专用电路。

ASIC是一类产品。当集成电路发展到系统集成时，它的通用性越来越弱，而专用性则越来越强，因此，大规模或超大规模ASIC是采用VLSI技术实现的集成系统。VLSI发展的必然方向之一是ASIC。正是因为这样的相互关系，当今的大规模或超大规模ASIC产品，不论它是全定制、半定制还是现场编程的，无一例外地采用了VLSI技术。

但是，ASIC并不一定是VLSI系统，它没有这样的限定，ASIC是一个小规模集成电路也是常见的，只要IC符合面向特定应用的特征，它就是ASIC。

2. IP

IP是英文Intellectual Property的缩写，这里表示具有自主知识产权的集成电路设计，以核或模块的形式出现。IP核的应用已成为当今VLSI的重要设计手段。它通常是由某个企业或机构研究开发的，具有一定成熟度的设计，可以提供给用户作为能够完成一定功能的模块使用。IP核的几种形态是：软核，软核通常是用硬件描述语言编写的原代码；硬核，硬核是以完全的布局布线的网表形式提供的电路实现；固核，固核是介于软核和硬核之间的一种折中方案，是一种可综合的、带时序信息及布局布线规划的设计，以RTL（Register-Transfer Level）代码和相应具体工艺网表混合的形式提供。

IP核交易的三种方式是：按次使用方式、永久使用方式和收取版费方式。

在国外，IP专营公司也日见增多。以英国的ARM公司为例，从1985年设计开发出第一块RISC处理器IP模块，到1990年首次将其IP专利权转让给Apple公司，一直到2000年全球共有诸如IBM、TI、Philips、NEC、Sony等几十家公司采用其IP核开发自己的产品，只用了不到15年的时间。图1.6所给的例子就是采用了ARM核的设计。

3. SoC

集成技术的发展使得在一个芯片中可以集成数以亿计的器件，并且可以集成不同类型的电路，甚至可以将微机械结构（MEMS）集成到硅片上。这样多元化的集成芯片已经成为一个能够处理各种信息的集成系统，这就是所谓的片上系统或称为系统芯片SoC（System on Chip）。

一个集成系统通常由一个主控单元和一些功能模块构造而成。主控单元通常为一个处理器，这个处理器既可以是一个普通的微处理器核（Core），也可以是一个数字信号处理器（DSP）核，还可以是一个专用的运算逻辑，当然也可以是一个IP核。在这个主控单元的周围，根据系统所要完成的工作配置一系列的功能模块，完成信号的接收、预处理、转换，以及信号的驱动与执行等任务。在SoC中，将硬件逻辑与智能算法集成在一起，形象地说，智能算法好像是一个人的大脑，硬件逻辑/电路好像是人的躯干和神经网络，传感器好像是人的五官。传感器感知外界的信息，通过神经网络传给大脑，经过判断和运算得出正确的结果，并通过躯干产生行为。

目前，IC设计正逐渐转向系统级芯片（SoC）设计，IP核已成为SoC设计的一项独立技术，IP是SoC设计的基础，IP质量的高低、数量的多少、交易的难易、保护的得力与否等因素越来越成为影响SoC发展的重要因素。

4. Foundry

Foundry通常是指标准流水线（代工厂）。如前所述，在当今的VLSI系统研制与开发中，工艺与设计已分离，形成了设计中心和代工厂两大分支。代工厂提供标准工艺，设计者只需按照标准工艺流程与参数设计系统，代工厂就能够确保设计的实现。Foundry在提供代加工的同时，自己也在发展IP模块，当然，这种IP模块是与该Foundry对应的。由于IP的最终实施通常是依托于Foundry进行的，因此可以使IP供应商和Foundry同时受益，而Foundry尤其受益，它拥有IP越多，为IC设计师提供的条件就越好，设计师也就越乐于去做工艺流片。

建设一条Foundry的投入是巨大的，设计与加工分离的优点就在于众多的微电子设计公司不再需要具备加工工艺线，只要按照Foundry提供的设计规范进行设计与仿真，就能够实现自己的产品设计，将生产加工交由Foundry去完成。

5. MPW

MPW是Multi Project Wafer的缩写，即多项目芯片。

一个产品的开发通常需要经过选项、设计、试制、修改设计、产品生产等多个过程，并且修改设计与试制可能经过多次反复。其中，试制的成本是巨大的，MPW的出现为尽可能地降低成本提供了可能。

所谓MPW是一种多个项目共同承担试制成本的技术方法。对于每一个设计，如果单独加工试制，需要一套完整的光刻掩模（masks），加工试制的成本动辄几十万。MPW则是多个设计共用一套掩模，在该套掩模上分不同区域安放着不同设计的图形。这里的前提条件是设计规则必须是一致的。因为采用的同一套掩模，在一个硅圆片上与掩模相对的位置也就同时存在了不同设计的芯片，而对于一个特定的设计，在每一个硅圆片上都有若干个的芯片。因此，掩模的成本、加工试制的成本被若干设计所分摊。当然，MPW通常只能作为试制芯片，在试制成功后的批量生产则进行传统的加工，但产品开发的初期风险被降到了较低的程度。