[科普中国]-固核

把在某一种现场可编程门阵列(FPGA)器件上实现的，经验证是正确的，且总门数在5000门以上的电路结构编码文件，称之为“固核”，固核则是软核和硬核的折衷。在EDA 设计领域则指的是带有平面规划信息的网表。

简介把功能经过验证的、可综合的、实现后电路结构总门数在5000门以上的Verilog HDL模型称之为“软核”，而把由软核构成的器件称为虚拟器件。在新电路的研制过程中，软核和虚拟器件可以很容易地借助EDA综合工具与其他外部逻辑结合为一体。这样，利用软核和虚拟器件的可重复利用的特性就可大大缩短设计周期，加快了复杂电路的设计。目前，国际上有一个叫作“虚拟接口联盟”的组织(Virtual SocketInterface Alliance)来协调这方面的工作。

把在某一种现场可编程门阵列(FPGA)器件上实现的，经验证是正确的，且总门数在5000门以上的电路结构编码文件，称之为“固核”。把在某一种专用集成电路工艺的(ASIC)器件上实现的，经验证是正确的，且总门数在5 000门以上的电路结构版图掩膜，称之为“硬核”，固核则是软核和硬核的折衷。1

固核在EDA 设计领域指的是带有平面规划信息的网表；具体在FPGA 设计中可以看做带有布局规划的软核，通常以RTL 代码和对应具体工艺网表的混合形式提供。将RTL 描述结合具体标准单元库进行综合优化设计，形成门级网表，再通过布局布线工具即可使用。和软核相比，固核的设计灵活性稍差，但在可靠性上有较大提高。目前，固核也是IP 核的主流形式之一。2

缺点显而易见，在具体实现手段和工艺技术尚未确定的逻辑设计阶段，软核具有最大的灵活性，它可以很容易地借助EDA综合工具与其他外部逻辑结合为一体。当然，由于实现技术的不确定性，有可能要作一些改动以适应相应的工艺。相比之下，固核和硬核与其他外部逻辑结合为一体的灵活性要差得多，特别是电路实现工艺技术改变时更是如此。而近年来电路实现工艺技术的发展是相当迅速的，为了逻辑电路设计成果的积累，和更快更好地设计更大规模钓电路，发展软核的设计和推广软核的重用技术是非常有必要的。

在现代数字系统芯片设计制造技术中，最重要的最基本的概念之一是采取什么手段能确保如此复杂的系统设计能赶上瞬息万变的市场变化和逻辑设计的精确，并提高一次流片的成功率，以降低设计和制造成本。商业化软核和硬核、宏单元以及虚拟器件和接口的应用普及，大大提高了设计制造效率，降低了设计和生产成本。推广知识产权模块(即IP)重用技术，学习编写可以被国际电子工商业界认可的IP代码是我国电子工业起飞的关键。1

宏单元宏单元(Macrocells或Megacells)或核(Cores)是预先设计好的、其功能经过验证的、由总数超过5 00个门构成的一体化的电路模块，这个模块可以是以软件为基础的，也可以是以硬件为基础的。这就是中讨论过的软核和硬核。所谓虚拟器件(VirtualChips)也就是用软核构成的器件，即用VerilogHDL或VHDL语言描述的常用大规模集成电路模型。在新型电路研制过程中，借助EDA综合工具、软核和虚拟器件可以很容易地与其他外部逻辑结合成一体，从而大大扩展了设计者可选用的资源。掌握软核和虚拟器件(也称接口模型)的重用技术可大大缩短设计周期，加快高技术新芯片的投产和上市。而所谓虚拟接口模型则是用系统级VerilogHDL或VHDL语言描述的常用大规模集成电路(如ROM和RAM)或总线接口的行为模型等，往往是不可综合的，也没有必要综合成具体电路，但其所有对外的性能与真实的器件或接口完全一致，在仿真时可用来代替真实的部件，用以验证所设计的电路(必须综合的部分)是否正确。

在美国和电子工业先进的国家，各种微处理器芯片(如8051)、通用串行接口芯片(如8251)、中断控制器芯片(如8259)，并行输入输出接口芯片(PIO)、直接存储器存取芯片(DMA)、数字信号处理芯片(DSP)、RAM和ROM芯片、PCI总线控制器芯片以及PCI总线控制接口等芯片都有其相对应的商品化的虚拟器件和虚拟接口模型可供选用。虚拟器件往往只提供门级和RTL级的Verilog HDL或VHDL源代码，而虚拟接口模型往往提供系统级代码。这是因为门级和RTL级的Verilog HDL或VHDL是可综合的，它与具体的逻辑电路有着精确的对应关系。1

IP核IP核就是知识产权核或知识产权模块的意思，在EDA技术开发中具有十分重要的地位。美国著名的Dataquest咨询公司将半导体产业的IP定义为“用于ASIC或FPGA中的预先设计好的电路功能模块”。IP主要分为软IP、固IP和硬IP。软IP是用Verilog/VHDL等硬件描述语言描述的功能块，但是并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能。固IP是完成了综合的功能块。硬IP提供设计的最终阶段产品——掩膜。3

本词条内容贡献者为:

刘宝成 - 副教授 - 内蒙古民族大学