IP授权是怎么个玩法
说了这么多,像Imagination这样的IP供应商,到底在GPU设计开发的过程中扮演怎样的角色?
首先要解释的是,芯片领域说的IP就是知识产权的那个IP(Intellectual Property) 。
已验证的、可以重复使用的集成电路设计模块又称作IP核 。
在早期,芯片公司会把自己开发好的、能完成特定功能的电路做成模块复用,也就是常说的“不要重复造轮子” 。
随着集成电路规模越来越大,芯片功能越来越复杂,各类电子产品上市节奏也在加快 。
一家芯片公司很难再独立完成所有模块的设计,使用已验证的成熟IP核就成了降低成本、缩短设计周期的必然选择和行业惯例 。
专门提供IP核授权的供应商也从产业链中分化出来 。
这方面最大的公司就是ARM,像高通和联发科等手机芯片CPU部分用的ARM Cortex-A710和X2等,就是以IP核形式授权的微架构 。
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根据授权形式,IP核又分软核、固核和硬核三种 。
软核是用Verilog/VHDL等硬件描述语言描述的电路模块,只提供源代码不涉及硬件部分 。
固核是在软核基础上完成了门电路层面的设计和验证,交付的是门级电路网表 (Gate-level Netlist) 。
硬核进一步完成了物理上的布局布线、包括仿真验证等步骤,提供设计阶段的最终产品掩膜版图 。
从软到硬,购买IP核后需要完成的工序越少,可调整空间也越小 。
不过,即使可以从第三方购买IP核,完整的GPU设计仍然不是一件容易的事 。
以英伟达最新发布的Hopper为例,一个全功能GPU架构,光是运算部分就包括用于图像渲染的流处理器、用于数据计算的张量单元、再加上光栅化处理单元(ROPs)、光线追踪单元等 。
周边还有显存、缓存、视频解码、电源管理、PCIe总线接口等 。
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△ Nvidia Hopper架构
根据IBS统计,7nm制程下单颗芯片中可集成的IP核数量平均为178个,到5nm还会增长到218个 。
要把这么多IP核集成到一起,保证它们之间高效协作依旧困难重重 。
对于软IP需要做硬化、不同IP之间接口的统一、还有芯片整体的布局设计、整体验证和测试等……
有任何一点疏忽都可能造成流片失败,需要从头再来,上亿的流片费用和前期更多投入都血本无归 。
GPU IP核授权市场上,ARM、Imagination、芯原微电子目前占有率排全球前三 。
三家的风格和境遇也不尽相同 。
ARM的Mali系列GPU主打移动端,被联发科、三星、华为海思选用 。不过海思前景不明,三星也开始着手在AMD架构授权下自研IP 。
Imagination更专注于GPU,PowerVR早年性能领先于高通和ARM,但收入来源单一,失去大客户苹果后遭重大打击,正在寻求开拓桌面、车载和高性能计算市场 。
芯原微电子(VeriSilicon)是国内老牌IP供应商,同时提供一站式芯片设计服务,GPU业务收购自美国图芯(Vivante) 。现在是国内排名第1、全球排名第7的芯片IP授权服务商 。
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△图源:芯原2021年报
国产GPU最近一段时间借助IP授权多点开花,纷纷流片成功或量产,算是迈出了艰难的第一步 。
IP授权模式除了能减少投入加速回报,还能迅速积累经验、逐步建立起人才队伍 。
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