当人们谈论芯片的创建时，他们通常会考虑从头开始开发新SoC所需的工具、技术和流程。较少讨论但同样重要的是在现有芯片基础上进行衍生设计所面临的挑战。

　　衍生设计的想法是修改经过现场验证的SoC的一小部分，可能会用升级的功能替换其中一个或多个功能，同时保持设计的大部分不变。由于用户不断要求在性能和功能方面的“更多”，在功耗和成本方面的“更少”，因此衍生设计具有以下优势：

　　利用从原始设计中获得的知识。

　　最小化成本。

　　限制对资源的需求。

　　降低风险。

　　加速上市时间。

　　相比之下，创建全新的SoC需要大量资源、耗费时间且昂贵。然而，设计衍生SoC也并非没有挑战，正如我们将很快看到的那样。

　　SoC设计的复杂性

　　让我们考虑一个示例场景，其中需要用新的IP替换现有SoC的一部分功能。图1(a)显示了一个包含三个IP的SoC，每个IP都有一个或两个AXI端口。注意，这些数字纯粹是为了示例的目的——现实生活中的SoC可能包含数百个IP，每个IP有多个AXI端口。

图1

　　所有IP之间的片上通信都是通过AXI总线实现的。

　　假设我们要用图1(b)中的新版本替换原来的IP#3，后者有两个AXI端口，而新版本有三个AXI端口。我们还必须满足以下要求：

　　替换必须快速有效地进行，对现有硅片的干扰最小。

　　SoC的大部分物理设计必须保持不变。

　　请记住，物理设计包括与AXI总线的任何连接。总线宽度可以达到1024位。对于一个连接，您可能需要数百条用于数据、控制信号和其他连接的导线——如果您添加一个额外的端口，您可能会在设计中添加数千条导线。

　　理想情况下，我们会移除旧的IP，插入新的IP，并仅在新的IP上实现物理设计过程。但是，在增加端口数量时我们如何做到这一点呢?让我们看一个真实的案例研究。

　　升级到双图像处理：案例研究

　　Inuitive是一家专注于片上视觉技术的IC公司，决定开发其旗舰产品的派生设计。该派生设计用新的双图像信号处理器替换了芯片的三个矢量核心之一。正如上例所述，新的IP需要比原始IP更多的AXI端口。

　　为了解决这个挑战，他们选择使用片上网络(NoC)。NoC是一种先进的通信子系统，用于在半导体芯片内连接处理器、存储块和外设等组件。一切都通过插槽与NoC通信。

　　在典型的NoC实现中，插槽从IP接收并行数据，并将其协议转换为一种通用的打包和序列化形式，然后在NoC中传输。多个数据包可以同时传输。当数据包到达目的地时，与目标相关的插槽会将其转换回该IP所偏好的协议。

　　NoC通常跨越整个SoC，促进芯片内的通信。然而，在这种情况下，团队实现了一个小型的、本地化的NoC，其唯一目的是将新IP连接到现有SoC基础设施中。这种方法如图2所示，在不需要对其余通信网络进行广泛修改的情况下，管理新组件的添加。NoC在具有更多AXI端口的新IP和最初配置的支持较少端口的AXI总线之间传输数据。

图2

　　团队决定使用FlexNoC互连IP，而不是设计自己的互连解决方案，这将需要大量的时间和资源投入。FlexNoC是Arteris的一种软IP形式。设计人员使用相关工具指定所需的端口和NoC拓扑(如星形、环形、树形、网状等)。该工具将NoC输出为寄存器传输级(RTL)模型，然后与其他软IP功能一起进行综合和布局布线。

　　这种方法显著加快了新设备的上市时间。Inuitive的创始人兼CTO Dor Zepeniuk说：“使用FlexNoC使我们NU4100比我们自行创建解决方案提前数月上市。”它还提供了数据分析功能，允许对网络中的数据流量进行详细分析和优化。这在识别瓶颈和确保数据流高效方面起到了重要作用。

　　利用NoC技术的优势

　　Inuitive的经验展示了在SoC设计中利用先进NoC技术的实际好处。随着SoC复杂性的增加，高效地集成新技术和功能变得至关重要。在这方面，NoC是一种改变游戏规则的技术。使用NoC实现一个看似简单的接口功能可能显得过于复杂，但实际上这是一个非常有效的解决方案——尤其是与设计新芯片相比。

　　通过使芯片的更新变得更加容易，只需对整体系统进行最小的更改，NoC技术加速了产品开发并鼓励创新。它减少了全面重新设计的需求，使公司能够将资源重新分配到进一步的创新和探索新市场机会上。对于Inuitive来说，它还提高了产品性能。

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