Article de référence | Réf : E2468 v1

Côté création : méthode de conception en vue de réutilisation
Système complet sur une puce et réutilisation de blocs

Auteur(s) : Antoine HANCZAKOWSKI

Date de publication : 10 août 2011

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Auteur(s)

  • Antoine HANCZAKOWSKI : Ingénieur de l'École nationale supérieure d'électronique de Grenoble ENSG - Responsable IP Reuse à ST Microelectronic

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INTRODUCTION

La dénomination System On Chip (SOC) recouvre une nouvelle génération dans l'intégration des circuits électroniques :

  • la première génération consistait en l'intégration sur une même puce d'une fonction spécifique jusqu'alors typiquement réalisée par l'interconnexion d'un certain nombre de composants électroniques élémentaires sur une carte de circuit imprimé ;

  • le SOC est l'intégration sur une même puce d'un système plus complet. Celui-ci nécessitait jusqu'alors l'interconnexion sur une carte de plusieurs circuits intégrés de première géération.

Chaque bloc constitutif d'un SOC, appelé macrobloc, cœur, bloc de propriété intellectuelle ou, en anglais, System Level Macro (SLM), core, ou Semiconductor Intellectual Property (SIP, ou en raccourci IP), réalise donc une fonction spécifique, dont la complexité peut varier de la simple interface de communication au cœur de microprocesseur. Cette terminologie nouvelle recouvre – et prolonge – en fait naturellement la catégorie des « cellules systèmes », présentée dans l'article « Bibliothèques de cellules pour circuits intégrés » de ce traité [E3510].

L'évolution vers l'intégration sur une puce de systèmes de plus en plus complexes représente déjà un défi en soi. Une difficulté supplémentaire vient encore compliquer la tâche ; la diminution du délai disponible pour répondre efficacement et à temps, à la demande du marché pour les produits correspondants (Time To Volume). Autrement dit, comment concevoir et produire des systèmes de plus en plus complexes dans des délais de plus en plus courts ?

Voici quelques voies identifiées à cet effet :

  • System Level Entry : l'élévation du niveau d'abstraction dans la phase de conception permet de gérer l'augmentation de la complexité ; la modélisation au niveau transactionnel (TLM), la synthèse au niveau comportemental et la vérification formelle en sont les meilleurs exemples ;

  • Hardware/Software Co-design, Co-verification : la parallélisation des développements, non seulement des différentes parties du hardware considéré, mais aussi du software embarqué qui lui est de plus en plus souvent associé (Software IP, par comparaison avec les Hardware ou Silicon IP considérées ici), permet de réduire le délai global de conception ;

  • Fast Prototyping : l'accès intensif au prototypage rapide – généralement à base de circuits logiques programmables de type FPGA (Field Programmable Gate Array) – augmente les chances d'avoir un produit « bon du premier coup », donc disponible à temps sur le marché ;

  • IP Reuse : la réutilisation de « morceaux » existants et validés, précisément les IP, va également aider sur les trois plans : complexité, délai, qualité ; c'est le concept qui est présenté dans cet article ;

  • Platform Based-Design : définition et utilisation d'architectures types par familles de produits, facilement réutilisables et ajustables d'une variante de produit à l'autre, et se prêtant à l'ensemble des approches citées précédemment.

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De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-e2468


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2. Côté création : méthode de conception en vue de réutilisation

On va voir que la conception en vue de réutilisation implique un certain nombre de contraintes, donc un coût de conception plus élevé (de l'ordre de 1,5 fois la normale), lequel est cependant censé être rapidement amorti par les réutilisations ultérieures (typiquement dès la 3e utilisation) et doit finalement être considéré comme un investissement.

Il apparaît donc utile de conditionner cet investissement à l'existence d'un réel potentiel de réutilisation pour le bloc considéré.

Cela dit, on verra aussi que pratiquement tout ce qui doit être fait en plus pour la réutilisabilité du bloc concerné contribue en fait directement à sa qualité ainsi qu'à sa fiabilité, et par conséquent n'est jamais complètement perdu.

  • Le premier point à considérer est la liste des divers types de données (on parle de « deliverables », ou « vues », associées à des formats spécifiques) à fournir avec un bloc pour en faciliter la réutilisation.

    Ce fut d'ailleurs le premier aspect traité par la standardisation, le « VSIA Architecture Document », l'une des premières publications de VSIA, laquelle a servi de référence en la matière au niveau de l'industrie : éventuellement affiné en fonction des spécificités de chaque compagnie, il a généralement été utilisé comme base de départ pour la définition de la norme interne, comme ce fut le cas chez ST Microelectronics avec le document nommé « Blue Book », la première version du standard actuel.

    Une telle liste de vues va typiquement couvrir les aspects suivants :

    • documentation (présentation ; description détaillée ; instructions d'utilisation)

    • architecture et modélisation haut-niveau (comportemental, transactionnel, software embarqué)

    • conception logique/électrique (modèle RTL/électrique, données pour la synthèse, la vérification et le test)

    • implantation physique – dans le cas de Hard IP : détail des masques de fabrication ; empreinte globale ; modèle niveau portes logiques ou transistors post-implémentation.

    Le rassemblement de toutes ces vues en fichiers hiérarchisés est appelé package, dont une vue index fournit typiquement l'organisation complète.

  • Le...

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