集成電路是信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)，21世紀(jì)信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，使集成電路呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢。一國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實力主要體現(xiàn)在生產(chǎn)工藝和設(shè)計水平兩個方面，這是產(chǎn)業(yè)騰飛的兩翼。而以軟硬件協(xié)同設(shè)計、IP核復(fù)用和超深亞微米為技術(shù)支撐的SoC已成為當(dāng)今超大規(guī)模集成電路的發(fā)展方向，是集成電路的主流技術(shù)。SoC設(shè)計面臨諸多挑戰(zhàn)，其中IP核的復(fù)用最為關(guān)鍵，就像飛機的翅膀一樣，IP核的復(fù)用是SoC設(shè)計大發(fā)展的根基，是中國集成電路產(chǎn)業(yè)騰飛的重要基礎(chǔ)。

　　據(jù)Dataquest統(tǒng)計，IP核已經(jīng)成為一項產(chǎn)業(yè)，2005年全球SoC設(shè)計的80%都是采用以IP核為主而進行設(shè)計的，IP核成為集成電路產(chǎn)業(yè)中增長最快的一部分，1998年全球IP核的銷售額為3.6億美元，1999年是4.2億美元，2000年為6.2億美元，2004年則急增到29.4億美元。

　　雖然IP核銷售額排前5名的是ARM、Rambus等幾家國外公司，但國內(nèi)也同時出現(xiàn)了以IP核為主打產(chǎn)品的公司，如四川登巔微電子、芯原微電子、蘇州國芯以及龍芯的CPU等，IP核已成為業(yè)界關(guān)注的焦點。

　　從標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的時間上看，中國集成電路IP核及相關(guān)的11項標(biāo)準(zhǔn)從醞釀到出臺的時間大約是從2002年到2006年9月的4年左右。作為年輕的標(biāo)準(zhǔn)，也許并沒有太過波折與復(fù)雜的故事，但梳理標(biāo)準(zhǔn)出臺的前因后果，追溯標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的歷史，審視其間業(yè)界發(fā)展趨勢的變化，會給我們帶來新的啟示。

　　為此，記者采訪了中國IP核標(biāo)準(zhǔn)工作組組長、哈爾濱工業(yè)大學(xué)微電子中心首席科學(xué)家葉以正教授。作為中國IP核標(biāo)準(zhǔn)制訂過程的親歷者、參與者與見證者，她帶給我們很多標(biāo)準(zhǔn)背后的故事。

　　梳理中國IP核標(biāo)準(zhǔn)從醞釀到出臺的完整過程，會讓我們在時光荏苒和歲月變遷中，在歷史與現(xiàn)實中，俯仰中國集成電路產(chǎn)業(yè)和SoC設(shè)計以及IP標(biāo)準(zhǔn)進展的過去、現(xiàn)在與未來。 

　　中國呼喚IP標(biāo)準(zhǔn)

　　IP(Intellectual Property)即知識產(chǎn)權(quán)，在此，特指硅知識產(chǎn)權(quán)，是符合一定標(biāo)準(zhǔn)的集成電路功能模塊及配套文件。

　　在梳理中國集成電路設(shè)計和IP核的發(fā)展歷史時，不得不追溯到上世紀(jì)。

　　葉以正說，上個世紀(jì)90年代初，由于集成電路制造技術(shù)和EDA工具的快速發(fā)展，芯片設(shè)計規(guī)模和設(shè)計復(fù)雜度急劇提高，出現(xiàn)了一批專門為第三方公司提供可復(fù)用的集成電路模塊為主營業(yè)務(wù)的IP供應(yīng)商。

　　IP供應(yīng)商的出現(xiàn)，極大地促進了集成電路設(shè)計業(yè)的發(fā)展。但伴隨著IP的推廣和使用，也出現(xiàn)了一系列亟須解決的問題。首先IP供應(yīng)商需要提供怎樣的文件，才能使IP用戶能夠方便、準(zhǔn)確地進行IP選擇；其次是IP的使用者并不熟悉IP結(jié)構(gòu)，如何才能快速對其進行修改以適應(yīng)設(shè)計者的需要(對軟IP)；第三，由于SoC各模塊間的通訊并沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成IP集成的困難，如何解決IP的接口標(biāo)準(zhǔn)問題；第四，IP種類很多，如何建立一個相對客觀的IP評價體系，實現(xiàn)對IP質(zhì)量的評估；第五，如何進行IP的驗證；第六，IP使用的最大障礙之一是IP的知識產(chǎn)權(quán)保護，如何有效地建立起IP的保護體系。這一系列問題的出現(xiàn)，最終導(dǎo)致了IP核標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)生及相關(guān)國際組織的出現(xiàn)。

　　SoC設(shè)計方法的興起必然伴隨IP市場交易的活躍，但就中國而言，IP市場并不是非常樂觀。國內(nèi)IP交易的不活躍在很大程度上限制了我國SoC的發(fā)展，從而可能最終導(dǎo)致我們錯失這次歷史良機。

　　我國IP/SoC產(chǎn)業(yè)的問題可以分成兩個大的層面：一個是我國企業(yè)投入具有自主知識產(chǎn)權(quán)IP/SoC產(chǎn)品的研發(fā)力度小，創(chuàng)新能力有限。二是IP有效需求不夠旺盛，和我國IC產(chǎn)業(yè)的整體現(xiàn)狀密切相關(guān)。2004年我國產(chǎn)值過億元的IC企業(yè)僅僅有17家，它們是IP的主要消費者，但它們的IP消費能力還比較有限。另一方面，高昂的IP價格抑制了我國企業(yè)對IP的需求，對我國多數(shù)IC企業(yè)而言，IP的售價難以承受。

　　IP核售價高一方面是由于IP保護等多方面原因，目前進入我國內(nèi)地市場的國外IP供應(yīng)商還比較有限；另一方面由于我國IC企業(yè)研發(fā)能力有限，自主開發(fā)的IP較少，我國IP標(biāo)準(zhǔn)出臺后，有利于統(tǒng)一各個IP的交付項等標(biāo)準(zhǔn)，提高IP的可復(fù)用性。

　　但同時，制約我國IP發(fā)展的還有幾個因素：一是查詢困難。我國市場上可選的IP非常有限，即使有地方可以查詢，也可能因IP數(shù)量種類有限而查詢不到滿足自己需求的IP。二是IP的挑選非常困難。挑選一個IP需要從IP與標(biāo)準(zhǔn)的符合性、IP的設(shè)計完好性、IP在SoC中的適應(yīng)性等方面進行評估，價格問題也是挑選IP的一個重要因素。要購買IP的企業(yè)很難對目標(biāo)IP進行評估，從而最終達成交易。三是缺乏IP交易平臺。目前國內(nèi)缺乏IP交易的技術(shù)平臺，缺少IP保護的技術(shù)和法律手段。四是IP集成、SoC驗證的技術(shù)困難。SoC設(shè)計成本隨著設(shè)計規(guī)模的擴大、設(shè)計復(fù)雜度的提高而變得越來越高，我國多數(shù)IC企業(yè)無力承擔(dān)。

　　IP核復(fù)用是SoC設(shè)計快速發(fā)展的基礎(chǔ)，而IP標(biāo)準(zhǔn)的出臺使IP核復(fù)用得以便捷實現(xiàn)。

　　在國際上，SoC設(shè)計的興起和IP核的大規(guī)模復(fù)用起步于10年前。

　　“10多年前，我在上海參加一個研討會時，美國一家EDA公司一位資深的技術(shù)專家介紹說，他們公司的一個幾百萬門的新的通信芯片只用一周時間就設(shè)計出來了。當(dāng)時，我和上海的一位同行分析，他們之所以能在這么短的時間，完成如此復(fù)雜的芯片設(shè)計，肯定是應(yīng)用了模塊的復(fù)用技術(shù)。那時，也正是國際上嵌入式IP核復(fù)用開始在SoC中應(yīng)用的時候，國際上一些大公司已經(jīng)在朝這個方面努力。”葉以正教授回憶起10年前，那個偶然契機不經(jīng)意間埋下的伏筆，使她從此與SoC和IP核結(jié)下了不解之緣。

　　從那時開始，葉以正和她的伙伴們開始關(guān)注SoC和IP核復(fù)用，而1996年、1997年時，正是國外一些IP產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟締結(jié)活躍的時候。2000年，曾負責(zé)方舟一號、二號CPU設(shè)計、現(xiàn)任哈工大微電子中心主任的喻明艷教授把從實踐中理解的IP核技術(shù)帶回學(xué)校，并組織科研人員進行研究。這段在企業(yè)工作的經(jīng)歷，為IP核復(fù)用研究與企業(yè)需求的結(jié)合提供了一個很好的切合點。同時合肥工業(yè)大學(xué)高明倫教授1997年從美國帶回相關(guān)IP核的研究和設(shè)計工作。無心插柳，哈工大和以高明倫教授為首的合肥工大，對IP核標(biāo)準(zhǔn)的認識先走一步，關(guān)注到IP核復(fù)用標(biāo)準(zhǔn)的研究和產(chǎn)業(yè)推廣價值。

　　工作組結(jié)合產(chǎn)業(yè)實際，逐步明確了中國IP核標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)該遵循的技術(shù)路線。擬定了首先研究和應(yīng)用VSIA標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線，計劃采用VSIA標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范中有普遍應(yīng)用價值的部分作為我國IP核標(biāo)準(zhǔn)的第一批標(biāo)準(zhǔn)，與國際先進的IP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)接軌，并最終形成具有中國特色的IP核標(biāo)準(zhǔn)體系。

　　建立中國IP核標(biāo)準(zhǔn)體系

　　2001年，時任信息產(chǎn)業(yè)部的一位領(lǐng)導(dǎo)到哈爾濱視察。在哈工大，葉以正進行了工作匯報。匯報結(jié)束，這位領(lǐng)導(dǎo)問葉以正：“葉老師，您覺得您所有的工作內(nèi)容中，哪一項最有價值？”

　　葉以正想了想，說：“那應(yīng)該是SoC平臺，SoC平臺是大規(guī)模集成電路發(fā)展必不可缺的根基�！边@位領(lǐng)導(dǎo)點頭，“我也這樣認為”。就這樣，一般只對企業(yè)項目進行支持的電子發(fā)展基金項目，那一年對學(xué)校研究的科研項目給予了基金支持。

　　2002年6月17日信息產(chǎn)業(yè)部科技司在北京召開了“集成電路IP核標(biāo)準(zhǔn)化研討暨標(biāo)準(zhǔn)工作組籌備會議”。會上討論了國際集成電路IP核標(biāo)準(zhǔn)制定情況以及我國SoC發(fā)展對IP核標(biāo)準(zhǔn)化的需求等重要問題，與會的16個單位報名參加標(biāo)準(zhǔn)工作組。

　　之后，信息產(chǎn)業(yè)部科技司正式下發(fā)了信科函[2002]70號文“關(guān)于成立‘集成電路IP核標(biāo)準(zhǔn)工作組’的通知”。在通知中規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)化工作組的任務(wù)是：聯(lián)合社會各方面力量，有效地組織國內(nèi)企業(yè)和研究機構(gòu)及大專院校，開展有關(guān)集成電路IP核技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)研究和制定工作。

　　標(biāo)準(zhǔn)組的工作緊鑼密鼓推進著。2002年7月26日《中國電子報》發(fā)布信息產(chǎn)業(yè)部科技司關(guān)于成立“集成電路IP核標(biāo)準(zhǔn)工作組”的公告，8月10日前有30個單位報名參加了工作組。其中有IC設(shè)計企業(yè)9家，IC生產(chǎn)企業(yè)4家，整機企業(yè)3家，高校9家，研究所5家。

　　2002年8月25日信息產(chǎn)業(yè)部科技司發(fā)文，批準(zhǔn)第一批工作組成員名單、任命了工作組組長及工作組聯(lián)絡(luò)員。葉以正為集成電路IP核工作組組長，合肥工大教授高明倫為工作組副組長，CSIP(信息產(chǎn)業(yè)部軟件與集成電路促進中心)副主任邱善勤在CSIP成立后補任副組長。電子標(biāo)準(zhǔn)化所張宏圖副所長(當(dāng)時任電子標(biāo)準(zhǔn)化所科技部主任)、信息產(chǎn)業(yè)部電子信息產(chǎn)品管理司關(guān)白玉處長任工作組聯(lián)絡(luò)員。

　　“工作組建立以來，在信息產(chǎn)業(yè)部科技司、電子信息產(chǎn)品管理司、中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會等的指導(dǎo)下，結(jié)合產(chǎn)業(yè)實際，逐步明確了中國IP核標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)該遵循的技術(shù)路線。擬定了首先研究和應(yīng)用VSIA標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路線，計劃采用VSIA標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范中有普遍應(yīng)用價值的部分作為我國IP核標(biāo)準(zhǔn)的第一批標(biāo)準(zhǔn)，與國際先進的IP標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)接軌，并最終形成具有中國特色的IP核標(biāo)準(zhǔn)體系�！比~以正說。

　　“多年來，有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)給予我們的支持和指導(dǎo)挺多的。他們也特別關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)的推進工作，幫助解決遇到的實際困難，并從課題到科研經(jīng)費都盡力給予支持。包括科技部‘重要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究項目’、863項目以及信息產(chǎn)業(yè)部科技司、電子信息產(chǎn)品管理司的課題等�！比~以正說。

　　2002年9月，在北京，信息產(chǎn)業(yè)部科技司召開了“集成電路IP核標(biāo)準(zhǔn)工作組成立暨第一次工作會議”。首批30家成員企業(yè)出席了會議。目前，會員企業(yè)已經(jīng)擴展到40家。工作組在這次會議上完成了第一階段的組織搭建工作，開始正式走入產(chǎn)業(yè)界。

　　2003年1月17日在哈爾濱召開了第二次工作組成員大會。工作組整理相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)，匯集國內(nèi)前期有關(guān)IP標(biāo)準(zhǔn)方面已開展的工作成果。包括合肥工業(yè)大學(xué)863的預(yù)啟動項目、VSIA組織及IP標(biāo)準(zhǔn)制定和哈工大、國微公司聯(lián)合進行的IP核標(biāo)準(zhǔn)體系研究，確定我國IP標(biāo)準(zhǔn)體系規(guī)劃，提出我國IP標(biāo)準(zhǔn)草稿。

　　2003年4月6日、8月6日、10月25日分別在北京和哈爾濱召開了三次審稿專家會。

　　“現(xiàn)在SoC設(shè)計中80%都是采用可復(fù)用的IP核。因此，在IP核交付項、測試、評估質(zhì)量以及驗證，尤其是第三方評測等方面，都建立標(biāo)準(zhǔn)，將大大促進SoC的發(fā)展。在國際上，最初是一些老牌的公司著手于此，他們積累了豐富的IP核資源，并把自身儲備的IP核進行挑選和梳理之后，對一些IP核進行復(fù)用。隨著可復(fù)用的IP核數(shù)量的增多，逐漸在公司間開始了IP核的交易，并最終形成了IP核交易市場。這時IP核標(biāo)準(zhǔn)就顯得至關(guān)重要了。國內(nèi)的IP核交易盡管量還較少，但卻是一種趨勢和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要，因此，制定與國際標(biāo)準(zhǔn)兼容的IP核標(biāo)準(zhǔn)就成為工作組一直全力推動的工作�！比~以正總結(jié)著工作組4年如一日的工作。

　　2004年12月，工作組申報第一批送審稿。同時，工作組在信息產(chǎn)業(yè)部的領(lǐng)導(dǎo)下，在行業(yè)協(xié)會、信息產(chǎn)業(yè)部電子情報所知識產(chǎn)權(quán)中心的支持下解決了VSIA有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)翻譯的許可。

　　2004年6月～2005年6月，進行標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用。工作組深入研究VSIA標(biāo)準(zhǔn)體系和內(nèi)容，提出文檔建議模板、組內(nèi)推廣應(yīng)用，并首先在CSIP等單位應(yīng)用。

　　2005年～2006年，工作組跟蹤國際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定情況及國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，研究制定有關(guān)可復(fù)用接口、測試等標(biāo)準(zhǔn)。并于同期進行了IP保護等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究工作。

　　2006年9月24日，中國集成電路IP核共11項標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)信息產(chǎn)業(yè)部批準(zhǔn)發(fā)布。批準(zhǔn)文號為信部科[2006]620號。

　　從實現(xiàn)形式上來看，IP核通常以三種形態(tài)出現(xiàn)，分別是軟IP核、硬IP核以及固IP核。

　　“但無論是哪種形式的IP核，都具有一些主要特征，這些特征在IP核提交時可以統(tǒng)稱為交付項。無論是軟核還是硬核，將IP 核集成到SoC中都需要很多步驟，這個過程能否順利完成，主要取決于IP核提供者提交的交付項是否完備，是否符合通用標(biāo)準(zhǔn)。因此通過標(biāo)準(zhǔn)對這些交付項加以明確的定義與規(guī)范，是IP核有效復(fù)用的基礎(chǔ)與保障�！惫ぷ鹘M常務(wù)秘書長肖立伊教授說，正是這樣的產(chǎn)業(yè)共識，使得這批IP領(lǐng)域的幕后工作者忍受了4年寂寞，一以貫之地完成了標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

　　4年來在信息產(chǎn)業(yè)部科技司、電子信息產(chǎn)品管理司、中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會的領(lǐng)導(dǎo)與支持下，工作組為中國IP核標(biāo)準(zhǔn)的制定及其在業(yè)界的推廣等方面做了大量的工作，建立起集成電路IP核標(biāo)準(zhǔn)體系，發(fā)布了11項IP核相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，進行了多次的標(biāo)準(zhǔn)宣傳貫徹活動，取得階段性的成果。

　　國內(nèi)公司在購買IP核進行系統(tǒng)設(shè)計時，很多公司寧愿意高價買國外的成熟IP核，以便更快地設(shè)計出產(chǎn)品投放市場。但如果這種情況太多，則使中國自主的IP核的發(fā)展遭遇困境和尷尬，也會造成國外公司在IP核領(lǐng)域的壟斷。這對于中國集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和創(chuàng)新都會形成威脅和隱患。

　　參考國際標(biāo)準(zhǔn) 突出中國特色

　　國際上為IP/SoC制定標(biāo)準(zhǔn)的主要組織/聯(lián)盟有IEEE國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、VSIA、OCP-IP和SPIRIT。IP/SoC標(biāo)準(zhǔn)多由國際性的工業(yè)聯(lián)盟制定，推動IP核標(biāo)準(zhǔn)化進程的是三個關(guān)鍵性的聯(lián)盟，即VSIA、OCP-IP 和SPIRIT。

　　這三個聯(lián)盟的目的都是要使設(shè)計人員更容易地進行IP核的集成，但他們的工作并不重疊，而是高度互補的。VSIA為IP核的交付、轉(zhuǎn)讓、質(zhì)量評估以及保護制定了較全面的標(biāo)準(zhǔn)，起到不可替代的作用；OCP-IP致力于IP核接口及片上互連標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，為IP核的即插即用做出了貢獻；SPIRIT為IP核集成的自動化做出了不懈的努力。

　　“為使IP核標(biāo)準(zhǔn)制定得科學(xué)合理，首先是要建立一個標(biāo)準(zhǔn)體系，該體系要能滿足現(xiàn)階段國內(nèi)IP/SoC產(chǎn)業(yè)的需求，支持可持續(xù)發(fā)展，同時要與國際公認標(biāo)準(zhǔn)相兼容。這是當(dāng)初我們在進行中國IP核標(biāo)準(zhǔn)搭建時的初衷�！比~以正說。這決定了中國IP核標(biāo)準(zhǔn)在起點上是與國際標(biāo)準(zhǔn)相比肩的。