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處理器是1款系統(tǒng)的心臟部分，所有功能的達(dá)成幾乎都要依靠處理器，而在嵌入式系統(tǒng)方面，由于針對(duì)的應(yīng)用層次較為較為狹窄，因此更要在效能、功耗與成本等變量進(jìn)行多方考慮，其中，授權(quán)方案更是影響到廠商進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)的成本與產(chǎn)品上市時(shí)程，因此更需要審慎面對(duì)。
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前言：在各種嵌入式應(yīng)用當(dāng)中，總?cè)辈涣?或多個(gè)處理器核心來(lái)統(tǒng)籌整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，但是處理器核心的架構(gòu)復(fù)雜，相關(guān)的設(shè)計(jì)概念必須有多年累積的技術(shù)實(shí)力才有辦法實(shí)現(xiàn)，以目前生產(chǎn)代工型態(tài)至上的企業(yè)觀念中，自力進(jìn)行處理器的開(kāi)發(fā)不啻是吃力又不討好的工作，不僅無(wú)法帶來(lái)立即的營(yíng)收，開(kāi)發(fā)過(guò)程所需耗費(fèi)的龐大資金更有可能導(dǎo)致公司的虧損，因此諸如臺(tái)灣廠商等代工重鎮(zhèn)皆在此領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)多所保留，也因此帶給了純IP授權(quán)（沒(méi)有晶圓廠，也不生產(chǎn)芯片，僅以電路設(shè)計(jì)架構(gòu)等純粹智能財(cái)產(chǎn)授權(quán)營(yíng)利的公司）處理器公司非常大的商機(jī)。
處理器IP授權(quán)（License）的型態(tài)行之有年 近來(lái)面臨越來(lái)越大的競(jìng)爭(zhēng)挑戰(zhàn)
IP的定義為：預(yù)先設(shè)計(jì)的電路模塊架構(gòu)，可用于制造完整的半導(dǎo)體組件。過(guò)去IP提供廠商大多僅針對(duì)特定應(yīng)用范圍提供IP授權(quán)，比如說(shuō)通用處理器、MCU核心、甚至繪圖核心等，少有單家廠商提供多種不同類(lèi)型IP服務(wù)的案例。但是隨著嵌入式應(yīng)用的多元化，終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)所需要的功能模塊也逐漸趨于復(fù)雜，單純的功能應(yīng)用已經(jīng)明顯不敷使用。
以數(shù)字電視為例，除了處理器核心以外，還需要包括視訊﹨音訊譯碼IP、訊號(hào)轉(zhuǎn)換IP、諸如卡片閱讀機(jī)、HDCP加密解密系統(tǒng)的IP、圖形接口、實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、通用標(biāo)準(zhǔn)接口（包括USB、輸出入接口等），廠商要同時(shí)獲得這些IP不不是見(jiàn)容易的是，加上特定市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)廠商保留自有IP，僅生產(chǎn)配套芯片提供給廠商選用，處理器IP比重越來(lái)越不明顯。
圖說(shuō)：ARM***一代的處理器核心也走向類(lèi)似PC平臺(tái)處理器，以提升頻率為改善效能的手段，功耗也開(kāi)始逐步提高。（www.ARM.com）
除了市面上提供特定應(yīng)用的IP套餐服務(wù)的廠商逐漸增加以外，即便如ARM（安謀）這樣的傳統(tǒng)嵌入式處理器IP提供廠商，也開(kāi)始提供越來(lái)越多的IP型態(tài)以供選擇，最近甚至也推出了基于IP的繪圖核心，并且也逐漸走向功能的可配置化設(shè)計(jì)，藉以提供下游廠商更大的搭配彈性?？膳渲没O(shè)計(jì)也被某些IP廠商視為***的利基與賣(mài)點(diǎn)，比如說(shuō)，ARC與Tensilica這2家處理器公司皆提供了市面上彈性***的可調(diào)方案，可調(diào)式處理器的優(yōu)勢(shì)在于可以設(shè)計(jì)出功能獨(dú)特性***以及電路最精簡(jiǎn)（端視芯片所需功能而定）的SoC芯片。
圖說(shuō)：ARC的可調(diào)式架構(gòu)具備了極高的應(yīng)用彈性。（www.ARC.com）
選擇IP授權(quán)的必備要項(xiàng)
IP授權(quán)并不是非常新的概念，早在上個(gè)世紀(jì)末，以IP授權(quán)型態(tài)生存的公司就已經(jīng)開(kāi)始蓬勃發(fā)展，跨入2007年之后，由于行動(dòng)產(chǎn)品不論在功能、性能以及功耗方面都開(kāi)始有了更嚴(yán)苛的要求。除了原本就在這個(gè)領(lǐng)域耕耘的廠商以外，幾家原本并非將嵌入式應(yīng)用當(dāng)作本業(yè)的處理器廠商也開(kāi)始加入戰(zhàn)場(chǎng)，雖然IP授權(quán)廠商以及處理器廠商都面臨了越來(lái)越大的競(jìng)爭(zhēng)與挑戰(zhàn)，但是針對(duì)嵌入式的應(yīng)用產(chǎn)品只會(huì)不斷的成長(zhǎng)，因此雖然競(jìng)爭(zhēng)越趨激烈，但都還有生存的空間存在。
在針對(duì)是否采用IP授權(quán)的方式來(lái)架構(gòu)自有的嵌入式系統(tǒng)方面，則是要從非常多的層面進(jìn)行考慮，分別敘述如下：
■對(duì)于處理能力的要求
由于處理器核心必須肩負(fù)起整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)算或功能負(fù)載分配，因此在效能方面必須具有一定的要求，比如說(shuō)在行動(dòng)多媒體裝置上，處理器必須肩負(fù)OS與視訊編譯碼的需求，若是采用純軟件編譯碼方案，那么處理器核心勢(shì)必頻率要高、運(yùn)算性能（DMIPS要夠強(qiáng)大），否則就是要考慮采用具備混合型運(yùn)算架構(gòu)的處理器設(shè)計(jì)，比如說(shuō)搭配DSP核心、特定向量加速單元的通用處理器核心可以輕易的負(fù)擔(dān)起這類(lèi)工作，如果不想花太多時(shí)間在算法***化上，那么也可以選擇使用硬件線(xiàn)路（hardwired）設(shè)計(jì)的模塊來(lái)與特定處理器IP進(jìn)行搭配，理論上可兼顧成本與效能，但如此一來(lái)也將失去應(yīng)用彈性。
■第三方資源與開(kāi)發(fā)工具
針對(duì)特定產(chǎn)品，此項(xiàng)可以說(shuō)相當(dāng)重要，也可以說(shuō)是相當(dāng)不重要，如果廠商注重自有功能的呈現(xiàn)，傾向于封閉式架構(gòu)設(shè)計(jì)，而不開(kāi)放的話(huà)，那么就無(wú)須顧慮第三方廠商或社群的支持度，如果是以開(kāi)放性平臺(tái)為目標(biāo)，比如說(shuō)一般智能型手機(jī)、PDA等，這方面的支持度可能就會(huì)成為消費(fèi)者作為采購(gòu)考慮的要項(xiàng)之一。
■IP授權(quán)廠商提供程序代碼的能力
因?yàn)榻K端廠商不一定具備完整的軟件開(kāi)發(fā)能力，且為了縮短產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到上市的時(shí)間，便亟需IP廠商提供數(shù)量與質(zhì)量皆符合一定要求的程序代碼供套用，藉以發(fā)揮出硬件套件的功能，如果IP廠商僅提供硬件核心，軟件必須由半導(dǎo)體設(shè)計(jì)廠商，甚至是終端廠商自行解決的話(huà)，這些廠商還要額外花功夫去學(xué)習(xí)處理器的架構(gòu)、進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)、除錯(cuò)與***化，不僅缺乏時(shí)效性，且對(duì)成本也是一大負(fù)擔(dān)。
■平臺(tái)的過(guò)往（backward）兼容性
嵌入式處理器開(kāi)發(fā)，除了要兼顧到消能、功耗以及功能等表現(xiàn)以外，對(duì)于開(kāi)發(fā)商來(lái)說(shuō)，過(guò)去的軟件能否繼續(xù)沿用也將是考慮重點(diǎn)之一，畢竟軟件資源的累積不易，如果要重新學(xué)習(xí)并投入資源開(kāi)發(fā)，所需要花費(fèi)的成本將非常龐大，甚至可能遠(yuǎn)超出開(kāi)發(fā)商的負(fù)擔(dān)，因此處理器IP本身在體系與指令集的支持方面便要格外注重，除了新功能的引進(jìn)以外，處理器IP開(kāi)發(fā)商也通常都在新一代的產(chǎn)品商提供接近***的過(guò)往兼容性。
■其它問(wèn)題
除了以上這些項(xiàng)目以外，IP提供商本身是否具備足夠的穩(wěn)定性與延展性也是評(píng)估要點(diǎn)，穩(wěn)定性是指該廠商是否具備有持續(xù)經(jīng)營(yíng)的實(shí)力、產(chǎn)品線(xiàn)是否變動(dòng)過(guò)于快速、支持工作是否有持續(xù)進(jìn)行等等，而延展性則是指針對(duì)IP本身系列產(chǎn)品的未來(lái)規(guī)劃、軟件的開(kāi)發(fā)、開(kāi)發(fā)環(huán)境的完備等等條件。而既然采IP授權(quán)，那么授權(quán)手段與授權(quán)費(fèi)用自然也是最需要重視的1點(diǎn)。不是越便宜越好，也不是越貴越有保障，要評(píng)估的是，除了所要授權(quán)的IP本身架構(gòu)是否合乎需求，廠商提供的套件是否完備以外，能否達(dá)到以上幾點(diǎn)的要求，將是授權(quán)費(fèi)用與IP本身物有所值、物超所值，或是毫不值得的分界點(diǎn)。
IP的授權(quán)結(jié)構(gòu)問(wèn)題
我們以ARM公司的授權(quán)方式為例，來(lái)了解關(guān)于IP授權(quán)的方式與結(jié)構(gòu)問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，ARM的授權(quán)方式可分為架構(gòu)（architecture）授權(quán)、應(yīng)用（implementation）授權(quán)、單次使用設(shè)計(jì)授權(quán)等等，對(duì)授權(quán)方來(lái)說(shuō)，ARM提供了處理器核心部分的硬件描述，其包括了完整的軟件開(kāi)發(fā)工具（編譯器、除錯(cuò)器、開(kāi)發(fā)套件），以及針對(duì)ARM處理器的銷(xiāo)售權(quán)等。若是無(wú)晶圓廠的廠商希望將ARM處理器核心加入到他們自行研發(fā)的芯片當(dāng)中，通常僅需要取得1份生產(chǎn)就緒的IP核心（IP Core）認(rèn)證，此時(shí)ARM就會(huì)提供這些廠商其所選擇的ARM核心的閘極電路圖，并且也會(huì)一并提供抽象模擬測(cè)試以及相關(guān)的測(cè)試程序，以協(xié)助設(shè)計(jì)整合及驗(yàn)證。
若是整合組件制造商（IDM）或半導(dǎo)體廠商，則可以取得RTL形式的IP，藉由可整合的RTL，廠商可以進(jìn)一步對(duì)架構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化，IDM或半導(dǎo)體廠商不得2次銷(xiāo)售***化完成的處理器IP，但是可以任意營(yíng)銷(xiāo)其最終制品（包含芯片、開(kāi)發(fā)樣版、完整系統(tǒng)等等）。
而某些特殊的晶圓廠，則除了可取得銷(xiāo)售最終成品的權(quán)力以外，也能保留重制ARM核心的權(quán)力。而如同一般IP授權(quán)廠商，ARM也是依照使用價(jià)值來(lái)決定其IP的售價(jià)，通常的狀況之下，效能越高的架構(gòu)，其授權(quán)費(fèi)也越高。而持有ARM授權(quán)，且具有自行設(shè)計(jì)芯片能力的晶圓代工廠（如韓國(guó)三星與日本富士通），則能夠二次授權(quán)給晶圓廠的代工客戶(hù)，通常價(jià)格也比直接向ARM授權(quán)來(lái)得低廉，但是在以產(chǎn)量為主要考慮的情況之下，專(zhuān)門(mén)的晶圓代工廠（如臺(tái)積電）其實(shí)具備了更強(qiáng)大的成本縮減能力。
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網(wǎng)頁(yè)標(biāo)題：動(dòng)蕩的處理器IP時(shí)代 嵌入式CPU的IP授權(quán)與發(fā)展分析
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