＂Facebook已收購(gòu)片上網(wǎng)絡(luò)（NOC）技術(shù)和服務(wù)供應(yīng)商Sonics Inc，這再次表明諸如Facebook等硅谷巨頭正尋求掌握自有的SoCs．Facebook正在快速開(kāi)發(fā)新的VR和AR產(chǎn)品，而深化在硅片方面的技術(shù)能力是十年路線圖的重要一步，這種互連技術(shù)對(duì)于高性能SoC至關(guān)重要。ARM擁有自己的片上網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并剛剛為新的Neoverse內(nèi)核進(jìn)行了更新。片上網(wǎng)絡(luò)（network－on－chip， NoC）是系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）內(nèi)一種基于網(wǎng)絡(luò)的通信互聯(lián)模塊，相當(dāng)于聯(lián)接CPU內(nèi)核、存儲(chǔ)單元和各種功能模塊的高速總線，可實(shí)現(xiàn)各功能模塊間的高速、高效、低延遲和低功耗的數(shù)據(jù)通信。本來(lái)這一技術(shù)的市場(chǎng)需求目前還較小，Arteris、NetSpeed和Sonics當(dāng)數(shù)前三大供應(yīng)商。＂

NoC和SoC的區(qū)別

SoC：System on Chip，中文稱為片上系統(tǒng)，主要是針對(duì)ASIC或者chip來(lái)講的。在ASIC設(shè)計(jì)的早期，由于制造工藝和性能等的約束，大部分芯片都單純地實(shí)現(xiàn)某個(gè)特定功能，如處理器內(nèi)核、總線、內(nèi)存控制器、藍(lán)牙等都由各自獨(dú)立的芯片分別實(shí)現(xiàn)，處理器之間的通信也以多顆芯片互連的方式實(shí)現(xiàn)。

隨著制造工藝的提升，以及設(shè)計(jì)能力的增強(qiáng)，單顆ASIC的功能越來(lái)越全面和強(qiáng)大，在一顆芯片內(nèi)完全可以實(shí)現(xiàn)諸如處理器內(nèi)核、總線、內(nèi)存控制器、藍(lán)牙等所有的功能。同時(shí)，ASIC規(guī)模增大導(dǎo)致設(shè)計(jì)愈來(lái)愈復(fù)雜，因此，以IP核互連為核心的設(shè)計(jì)方法學(xué)應(yīng)用而生。

這樣，就出現(xiàn)了在一顆芯片里集成了大量的處理器內(nèi)核、總線、控制器等IP，而處理器內(nèi)核數(shù)量也由曾經(jīng)的單核增大到多核、眾核。在這種情況下，設(shè)計(jì)方法學(xué)完全不同于以往ASIC的設(shè)計(jì)方法學(xué)，因此，誕生了SoC的概念，以和ASIC進(jìn)行區(qū)別。不嚴(yán)格地說(shuō)，一顆SoC可以實(shí)現(xiàn)以前多顆ASIC構(gòu)成的系統(tǒng)。

NoC：Network on Chip，中文稱之為片上網(wǎng)絡(luò)。隨著SoC技術(shù)的發(fā)展，芯片內(nèi)部的IP核越來(lái)越多，有可能在一顆芯片中集成了數(shù)以百記的處理器內(nèi)核（包括同構(gòu)處理器內(nèi)核和異構(gòu)處理器內(nèi)核）、數(shù)以千計(jì)控制器IP核等等，那么這種情況下IP核之間的互聯(lián)就成為SoC性能一個(gè)重要組成部分。

而NoC技術(shù)的誕生就是為了能夠讓IP核之間的通信能夠?qū)崿F(xiàn)高效、高吞吐量、低功耗的目的。因此NoC技術(shù)主要研究對(duì)象就是各種互連方法、互連結(jié)構(gòu)，以及IP核互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中路由算法。NoC技術(shù)目前還處于學(xué)術(shù)研究階段，大部分學(xué)術(shù)論文里都是仿真結(jié)果，工業(yè)界也有應(yīng)用實(shí)例，但是比較少。

NoC基本特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

NoC 能夠跨越同步和異步時(shí)鐘域或者使用不受時(shí)間約束的異步邏輯。NoC 將網(wǎng)絡(luò)原理和方法用于芯片的通訊上，并給傳統(tǒng)的總線交互帶來(lái)了便利。NoC 相比于其它設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)提高了系統(tǒng)芯片的可擴(kuò)展性及復(fù)雜系統(tǒng)芯片的功率。

NoC 的電線的鏈接中有許多共享的信號(hào)。因?yàn)镹oC 上所有鏈接都可以同時(shí)傳送不同的數(shù)據(jù)包，從而達(dá)到很高的并行水平。因此，隨著集成系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加，NoC 相比之前的通信架構(gòu)（如專(zhuān)用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信號(hào)線、共享總線、用網(wǎng)橋連接的分段總線等）提供了更強(qiáng)的性能（如吞吐量）和可擴(kuò)展性。當(dāng)然，一個(gè)好的算法必須設(shè)計(jì)以提供大量的并行性和也能更好地利用片上網(wǎng)絡(luò)的潛力。

傳統(tǒng)上，集成電路在專(zhuān)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接上設(shè)計(jì)的是每一個(gè)信號(hào)用一條線路來(lái)傳遞。對(duì)于大型設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，特別是從物理設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)有較多的限制因素了，導(dǎo)線會(huì)占用不少的芯片面積。在納米級(jí)的Cmos 技術(shù)中，導(dǎo)線主宰著性能和動(dòng)態(tài)功率損耗，因?yàn)樵谛酒g進(jìn)行電線上的信號(hào)傳輸需要多個(gè)時(shí)鐘周期。

NoC 鏈路的速度、功耗、噪聲、可靠性等性能均可預(yù)測(cè)，可以利用預(yù)測(cè)值設(shè)計(jì)易于控制的結(jié)構(gòu)從而減少設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，隨著多核處理器系統(tǒng)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)自然而然的架構(gòu)選擇。片上網(wǎng)絡(luò)提供了計(jì)算和通信的隔離，通過(guò)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口支持模塊化和IP 復(fù)用，處理同步問(wèn)題，為系統(tǒng)測(cè)試提供平臺(tái)服務(wù)，并因此提高工程效率。

芯片設(shè)計(jì)IP正迅猛發(fā)展

據(jù)IPnest的統(tǒng)計(jì)，2007－2017年全球芯片設(shè)計(jì)IP市場(chǎng)的年復(fù)合增長(zhǎng)率（CAGR）為13．7％，而同期EDA市場(chǎng)的CAGR僅1．87％，跟整體半導(dǎo)體行業(yè)增長(zhǎng)基本保持一致。IP的年增長(zhǎng)平均比半導(dǎo)體行業(yè)高出10％，預(yù)期未來(lái)10年這一趨勢(shì)會(huì)持續(xù)，到2028年IP市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)EDA。

2018年全球芯片設(shè)計(jì)IP市場(chǎng)約為50億美元，其中以Arm為首的處理器IP類(lèi)型就占據(jù)了60％。處理器IP類(lèi)型包括CPU、GPU、DSP、NoC和高速接口等IP，其中NoC和互聯(lián)IP 供應(yīng)商有Arteris、NetSpeed和Sonics。NetSpeed被英特爾收購(gòu)，Sonics現(xiàn)在又被Facebook納入旗下，Arteris成了片上網(wǎng)絡(luò)（NoC）互聯(lián)IP市場(chǎng)唯一的IP供應(yīng)商。

Arteris如何成為唯一的IP供應(yīng)商

Arteris IP 的FlexNoC和Ncore緩存一致性互連解決方案在復(fù)雜異構(gòu)多核系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）架構(gòu)的開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中起著至關(guān)重要的作用。在今天領(lǐng)先的設(shè)計(jì)中Arteris IP是特別重要的，這些設(shè)計(jì)納入了先進(jìn)的技術(shù)，例如通過(guò)硬件加速器納入了機(jī)器學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

之所以選擇Arteris的片上互連IP，是因?yàn)椋?/p>

①可以在硬件加速器之間做到高帶寬和低延遲通信，進(jìn)行自定義算法處理，其中使用端到端的服務(wù)質(zhì)量（QoS）機(jī)制，包括先進(jìn)的內(nèi)存和數(shù)據(jù)流技術(shù)。這些能力促成了下一代先進(jìn)的“單片超級(jí)計(jì)算機(jī)”，用于人工智能和自主駕駛。

②提高系統(tǒng)功能安全性和可靠性，具有完整的報(bào)告和數(shù)據(jù)保護(hù)功能。這些特征被整合到互連技術(shù)中，實(shí)現(xiàn)片上錯(cuò)誤代碼校正（ECC）、硬件冗余、內(nèi)置自測(cè)試（BIST）技術(shù)和安全控制器。這樣。自主駕駛和先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）單片超級(jí)計(jì)算機(jī)可以更容易地達(dá)到ISO 26262功能安全規(guī)范的要求。

③通過(guò)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的時(shí)鐘門(mén)控和電源管理，做到低功耗。使用Arteris IP互連降低了包含量多個(gè)處理元件的芯片的功耗，從而輕而易舉地解決了汽車(chē)和移動(dòng)設(shè)備中最先進(jìn)的系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）的部署問(wèn)題。

結(jié)尾

互聯(lián)網(wǎng)巨頭和系統(tǒng)廠商自己開(kāi)發(fā)芯片似乎已成流行趨勢(shì)，但社交網(wǎng)絡(luò)Facebook收購(gòu)一家名不見(jiàn)經(jīng)傳的小型IP公司還是有點(diǎn)令人吃驚。對(duì)于IC設(shè)計(jì)初創(chuàng)公司來(lái)說(shuō)，能夠在NoC互聯(lián)IP這一芯片設(shè)計(jì)高地站住腳就已不易了，無(wú)論被收購(gòu)還是獨(dú)立發(fā)展，初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)都會(huì)有充分發(fā)揮技術(shù)創(chuàng)新的空間。