當人們談論芯片的創建時，他們通常會考慮從頭開始開發新SoC所需的工具、技術和流程。較少討論但同樣重要的是在現有芯片基礎上進行衍生設計所面臨的挑戰。

　　衍生設計的想法是修改經過現場驗證的SoC的一小部分，可能會用升級的功能替換其中一個或多個功能，同時保持設計的大部分不變。由于用戶不斷要求在性能和功能方面的“更多”，在功耗和成本方面的“更少”，因此衍生設計具有以下優勢：

　　利用從原始設計中獲得的知識。

　　最小化成本。

　　限制對資源的需求。

　　降低風險。

　　加速上市時間。

　　相比之下，創建全新的SoC需要大量資源、耗費時間且昂貴。然而，設計衍生SoC也并非沒有挑戰，正如我們將很快看到的那樣。

　　SoC設計的復雜性

　　讓我們考慮一個示例場景，其中需要用新的IP替換現有SoC的一部分功能。圖1(a)顯示了一個包含三個IP的SoC，每個IP都有一個或兩個AXI端口。注意，這些數字純粹是為了示例的目的——現實生活中的SoC可能包含數百個IP，每個IP有多個AXI端口。

圖1

　　所有IP之間的片上通信都是通過AXI總線實現的。

　　假設我們要用圖1(b)中的新版本替換原來的IP#3，后者有兩個AXI端口，而新版本有三個AXI端口。我們還必須滿足以下要求：

　　替換必須快速有效地進行，對現有硅片的干擾最小。

　　SoC的大部分物理設計必須保持不變。

　　請記住，物理設計包括與AXI總線的任何連接。總線寬度可以達到1024位。對于一個連接，您可能需要數百條用于數據、控制信號和其他連接的導線——如果您添加一個額外的端口，您可能會在設計中添加數千條導線。

　　理想情況下，我們會移除舊的IP，插入新的IP，并僅在新的IP上實現物理設計過程。但是，在增加端口數量時我們如何做到這一點呢?讓我們看一個真實的案例研究。

　　升級到雙圖像處理：案例研究

　　Inuitive是一家專注于片上視覺技術的IC公司，決定開發其旗艦產品的派生設計。該派生設計用新的雙圖像信號處理器替換了芯片的三個矢量核心之一。正如上例所述，新的IP需要比原始IP更多的AXI端口。

　　為了解決這個挑戰，他們選擇使用片上網絡(NoC)。NoC是一種先進的通信子系統，用于在半導體芯片內連接處理器、存儲塊和外設等組件。一切都通過插槽與NoC通信。

　　在典型的NoC實現中，插槽從IP接收并行數據，并將其協議轉換為一種通用的打包和序列化形式，然后在NoC中傳輸。多個數據包可以同時傳輸。當數據包到達目的地時，與目標相關的插槽會將其轉換回該IP所偏好的協議。

　　NoC通常跨越整個SoC，促進芯片內的通信。然而，在這種情況下，團隊實現了一個小型的、本地化的NoC，其唯一目的是將新IP連接到現有SoC基礎設施中。這種方法如圖2所示，在不需要對其余通信網絡進行廣泛修改的情況下，管理新組件的添加。NoC在具有更多AXI端口的新IP和最初配置的支持較少端口的AXI總線之間傳輸數據。

圖2

　　團隊決定使用FlexNoC互連IP，而不是設計自己的互連解決方案，這將需要大量的時間和資源投入。FlexNoC是Arteris的一種軟IP形式。設計人員使用相關工具指定所需的端口和NoC拓撲(如星形、環形、樹形、網狀等)。該工具將NoC輸出為寄存器傳輸級(RTL)模型，然后與其他軟IP功能一起進行綜合和布局布線。

　　這種方法顯著加快了新設備的上市時間。Inuitive的創始人兼CTO Dor Zepeniuk說：“使用FlexNoC使我們NU4100比我們自行創建解決方案提前數月上市。”它還提供了數據分析功能，允許對網絡中的數據流量進行詳細分析和優化。這在識別瓶頸和確保數據流高效方面起到了重要作用。

　　利用NoC技術的優勢

　　Inuitive的經驗展示了在SoC設計中利用先進NoC技術的實際好處。隨著SoC復雜性的增加，高效地集成新技術和功能變得至關重要。在這方面，NoC是一種改變游戲規則的技術。使用NoC實現一個看似簡單的接口功能可能顯得過于復雜，但實際上這是一個非常有效的解決方案——尤其是與設計新芯片相比。

　　通過使芯片的更新變得更加容易，只需對整體系統進行最小的更改，NoC技術加速了產品開發并鼓勵創新。它減少了全面重新設計的需求，使公司能夠將資源重新分配到進一步的創新和探索新市場機會上。對于Inuitive來說，它還提高了產品性能。

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