Są to wstępnie zaprojektowane i zweryfikowane komponenty, które realizują funkcje konkretnych układów elektronicznych, takich jak pamięci, jednostki peryferyjne (na przykład USB) oraz rdzenie procesorów. Bloki te można wykorzystywać wielokrotnie, co eliminuje potrzebę projektowania standardowych funkcjonalności za każdym razem od podstaw. Dzięki temu można skupić się na różnicowaniu układów scalonych poprzez wprowadzanie innowacyjnych rozwiązań. Wykorzystując wstępnie przetestowane bloki IP, zmniejsza się również ryzyko wad w produkcie końcowym.
Klasyfikacja
Bloki IP klasyfikuje się w oparciu o kryteria techniczne oraz biznesowe. Na podstawie pierwszych wyróżnia się te w postaci gotowych do zrealizowania projektów układu tranzystorów, które zostały zoptymalizowane pod kątem określonych procesów technologicznych. Takie bloki mają założoną funkcjonalność, którą trudno jest zmodyfikować. Z drugiej strony, łatwo można je zintegrować w ramach większego projektu. W ten sposób realizowane są zazwyczaj układy analogowe i pamięci. Alternatywą są bloki konfigurowalne, które można modyfikować w celu dostosowania do potrzeb aplikacji i specyfiki konkretnych procesów technologicznych. W taki sposób realizowane są zwykle procesory.
Wprowadza się także klasyfikację ze względu na funkcjonalność. Dostępne są m.in.: bloki IP rdzeni jednostek centralnych (CPU) i akceleratorów, od prostych mikrokontrolerów po złożone procesory wielordzeniowe, bloki IP pamięci, układów przetwarzania sygnałów analogowych i mieszanych, takich jak przetworniki A/C i C/A, filtry analogowe, pętle synchronizacji fazowej, układy SerDes, bloki IP interfejsów komunikacyjnych (USB, PCIe, HDMI, Ethernet) i jednostek do realizacji na poziomie sprzętowym szyfrowania, uwierzytelniania i innych funkcji bezpieczeństwa, mających na celu ochronę układów scalonych przed nieautoryzowanym dostępem lub atakiem.
Bloki IP, własne i na licencji
Jeżeli chodzi o drugie kryterium, bloki IP mogą pochodzić z dwóch głównych źródeł. Pierwszym z nich są zewnętrzni dostawcy. Wówczas podpisywana jest umowa licencyjna, która określa warunki korzystania z bloków o danej funkcjonalności, co wiąże się z opłatami. Należy także śledzić zmiany wprowadzane przez dostawcę i pozostawać z nim w kontakcie. Wszystko to wpływa na ostateczny koszt projektu. Korzystając z oferty zewnętrznego dostawcy, oprócz kwestii technicznych trzeba zatem uwzględnić także implikacje biznesowe.
W drugim przypadku bloki IP są opracowywane na własny użytek. Wymaga to przeprowadzenia we własnym zakresie weryfikacji funkcjonalności, niezawodności i zgodności z innymi komponentami systemu, a później również niezbędnych aktualizacji. W tym celu w obrębie organizacji tworzy się zwykle zespoły ukierunkowane na projektowanie bloków IP albo przejmuje mniejsze firmy o takiej specjalizacji.
Cykl życia bloków IP
W typowym cyklu życia bloków IP wyróżnia się kilka etapów. Pierwszy to rozpoznanie wymagań projektu, co pozwala podjąć decyzję, czy należy opracować nowy blok IP, ponownie wykorzystać dostępny z własnych zasobów czy licencjonować go od zewnętrznego dostawcy.
W kolejnym kroku, niezależnie od wybranego źródła, blok jest poddawany weryfikacji pod kątem spełnienia wymagań projektu. Następnie zostaje zintegrowany z resztą komponentów, a projekt jest poddawany testom sprawdzającym jego funkcjonalność, wydajność i niezawodność. Po pomyślnej weryfikacji zostaje wdrożony w produkcji.
Z czasem bloki IP są aktualizowane w celu dostosowania do zmian w procesach technologicznych i poprawy błędów. W związku z tym wymagana jest kontrola ich wersji, żeby zapewnić, że korzysta się zawsze z tej najnowszej. Konieczne jest też śledzenie ich wykorzystania w różnych projektach, zarządzanie zależnościami między nimi i utrzymywanie ich identyfikowalności. Ostatnim etapem cyklu życia jest wycofanie bloku z użytku. Przeważnie później przez jakiś czas bywa jeszcze wymagane zapewnienie dostępności jego dokumentacji.
Zarządzanie blokami IP
W miarę jak projekty układów scalonych stają się coraz bardziej skomplikowane, przestrzeganie coraz bardziej rygorystycznych standardów branżowych staje się trudniejsze. W tym celu wymaga się zapewnienia identyfikowalności komponentów w całej hierarchii projektu, co z kolei wymusza dokumentowanie ich zgodności w trakcie prac nad nim. Dodatkowo zespoły projektowe są często rozproszone w różnych lokalizacjach, należy więc umożliwić ich współpracę i wymianę informacji pomiędzy ich członkami. Wymaga to bezproblemowego dostępu do danych projektowych, w tym informacji o blokach IP, wdrożenia kontroli uprawnień w dostępie do danych opartej na rolach oraz połączenia przepływów danych w różnych narzędziach projektowych.
Aby zoptymalizować zarządzanie blokami IP, zalecane jest wdrożenie najlepszych praktyk w tym zakresie. Obejmują one m.in. centralizację, która polega na ustanowieniu jednego źródła prawdy dla wszystkich danych projektowych, w tym o blokach IP. Ma to kluczowe znaczenie dla usprawnienia procesów integracji tych ostatnich z projektem i ułatwienia ich ponownego wykorzystania. Kolejny aspekt to automatyzacja śledzenia cyklu życia bloków IP oraz poprawa skuteczności przeglądania ich zbiorów i ich przeszukiwania. Kluczowe znaczenie ma integracja systemu zarządzania blokami IP z istniejącymi narzędziami EDA. Niezbędne są również rygorystyczne środki bezpieczeństwa, jak systemy kontroli dostępu, automatyczne cofanie uprawnień oraz możliwość audytu. Funkcje te chronią bloki IP przed nieautoryzowanym dostępem i potencjalnymi naruszeniami. W odpowiedzi na te potrzeby opracowywane są specjalne narzędzia do zarządzania blokami IP.
Monika Jaworowska
