FPGA開發之IP核：軟核、硬核以及固核概念

IP(Intelligent Property)核是具有知識產權核的集成電路芯核總稱，是經過反復驗證過的、具有特定功能的宏模塊，與芯片制造工藝無關，可以移植到不同的半導體工藝中。到了SOC階段，IP核設計已成為ASIC電路設計公司和FPGA提供商的重要任務，也是其實力體現。對于FPGA開發軟件，其提供的IP核越豐富，用戶的設計就越方便，其市場占用率就越高。

IP(Intellectual Property)就是常說的知識產權。美國Dataquest咨詢公司將半導體產業的IP定義為用于ASIC、ASSP和PLD等當中，并且是預先設計好的電路模塊。IP核模塊有行為(Behavior)、結構(Structure)和物理(Physical)三級不同程度的設計，對應描述功能行為的不同分為三類，即軟核(Soft IP Core)、完成結構描述的固核(Firm IP Core)和基于物理描述并經過工藝驗證的硬核(Hard IP Core)。

從IP 核的提供方式上，通常將其分為軟核、硬核和固核這3 類。從完成IP 核所花費的成本來講，硬核代價最大;從使用靈活性來講，軟核的可復用使用性最高。

軟核 (Soft IP Core)

軟核在 EDA 設計領域指的是綜合之前的寄存器傳輸級 (RTL) 模型 ;具體在 FPGA 設計中指的是對電路的硬件語言描述，包括邏輯描述、網表和幫助文檔等。軟核只經過功能仿真，需要經過綜合以及布局布線才能使用。其優點是靈活性高、可移植性強，允許用戶自配置 ;缺點是對模塊的預測性較低，在后續設計中存在發生錯誤的可能性，有一定的設計風險。軟核是 IP 核應用最廣泛的形式。

固核 (Firm IP Core)

固核在 EDA 設計領域指的是帶有平面規劃信息的網表;具體在 FPGA 設計中可以看做帶有布局規劃的軟核，通常以 RTL 代碼和對應具體工藝網表的混合形式提供。將 RTL 描述結合具體標準單元庫進行綜合優化設計，形成門級網表，再通過布局布線工具即可使用。和軟核相比，固核的設計靈活性稍差，但在可靠性上有較大提高。

硬核 (Hard IP Core)

硬核在EDA設計領域指經過驗證的設計版圖 ;具體在 FPGA 設計中指布局和工藝固定、經過前端和后端驗證的設計，設計人員不能對其修改。不能修改的原因有兩個 ：首先是系統設計對各個模塊的時序要求很嚴格，不允許打亂已有的物理版圖 ;其次是保護知識產權的要求，不允許設計人員對其有任何改動。IP 硬核的不許修改特點使其復用有一定的困難，因此只能用于某些特定應用，使用范圍較窄。