＂Facebook已收購片上網(wǎng)絡（NOC）技術和服務供應商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正在快速開發(fā)新的VR和AR產(chǎn)品，而深化在硅片方面的技術能力是十年路線圖的重要一步，這種互連技術對于高性能SoC至關重要。ARM擁有自己的片上網(wǎng)絡技術，并剛剛為新的Neoverse內(nèi)核進行了更新。片上網(wǎng)絡（network－on－chip， NoC）是系統(tǒng)級芯片（SoC）內(nèi)一種基于網(wǎng)絡的通信互聯(lián)模塊，相當于聯(lián)接CPU內(nèi)核、存儲單元和各種功能模塊的高速總線，可實現(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。本來這一技術的市場需求目前還較小，Arteris、NetSpeed和Sonics當數(shù)前三大供應商。＂

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ASIC或者chip來講的。在ASIC設計的早期，由于制造工藝和性能等的約束，大部分芯片都單純地實現(xiàn)某個特定功能，如處理器內(nèi)核、總線、內(nèi)存控制器、藍牙等都由各自獨立的芯片分別實現(xiàn)，處理器之間的通信也以多顆芯片互連的方式實現(xiàn)。

隨著制造工藝的提升，以及設計能力的增強，單顆ASIC的功能越來越全面和強大，在一顆芯片內(nèi)完全可以實現(xiàn)諸如處理器內(nèi)核、總線、內(nèi)存控制器、藍牙等所有的功能。同時，ASIC規(guī)模增大導致設計愈來愈復雜，因此，以IP核互連為核心的設計方法學應用而生。

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，設計方法學完全不同于以往ASIC的設計方法學，因此，誕生了SoC的概念，以和ASIC進行區(qū)別。不嚴格地說，一顆SoC可以實現(xiàn)以前多顆ASIC構成的系統(tǒng)。

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

而NoC技術的誕生就是為了能夠讓IP核之間的通信能夠實現(xiàn)高效、高吞吐量、低功耗的目的。因此NoC技術主要研究對象就是各種互連方法、互連結構，以及IP核互聯(lián)網(wǎng)絡中路由算法。NoC技術目前還處于學術研究階段，大部分學術論文里都是仿真結果，工業(yè)界也有應用實例，但是比較少。

NoC基本特點及優(yōu)勢

NoC 能夠跨越同步和異步時鐘域或者使用不受時間約束的異步邏輯。NoC 將網(wǎng)絡原理和方法用于芯片的通訊上，并給傳統(tǒng)的總線交互帶來了便利。NoC 相比于其它設計來說提高了系統(tǒng)芯片的可擴展性及復雜系統(tǒng)芯片的功率。

NoC 的電線的鏈接中有許多共享的信號。因為NoC 上所有鏈接都可以同時傳送不同的數(shù)據(jù)包，從而達到很高的并行水平。因此，隨著集成系統(tǒng)的復雜性不斷增加，NoC 相比之前的通信架構（如專用的點對點信號線、共享總線、用網(wǎng)橋連接的分段總線等）提供了更強的性能（如吞吐量）和可擴展性。當然，一個好的算法必須設計以提供大量的并行性和也能更好地利用片上網(wǎng)絡的潛力。

傳統(tǒng)上，集成電路在專用點對點連接上設計的是每一個信號用一條線路來傳遞。對于大型設計來說，特別是從物理設計的角度來說，這已經(jīng)有較多的限制因素了，導線會占用不少的芯片面積。在納米級的Cmos 技術中，導線主宰著性能和動態(tài)功率損耗，因為在芯片之間進行電線上的信號傳輸需要多個時鐘周期。

NoC 鏈路的速度、功耗、噪聲、可靠性等性能均可預測，可以利用預測值設計易于控制的結構從而減少設計的復雜度。從系統(tǒng)設計的角度，隨著多核處理器系統(tǒng)的出現(xiàn)，網(wǎng)絡是一個自然而然的架構選擇。片上網(wǎng)絡提供了計算和通信的隔離，通過一個標準接口支持模塊化和IP 復用，處理同步問題，為系統(tǒng)測試提供平臺服務，并因此提高工程效率。

芯片設計IP正迅猛發(fā)展

據(jù)IPnest的統(tǒng)計，2007－2017年全球芯片設計IP市場的年復合增長率（CAGR）為13．7％，而同期EDA市場的CAGR僅1．87％，跟整體半導體行業(yè)增長基本保持一致。IP的年增長平均比半導體行業(yè)高出10％，預期未來10年這一趨勢會持續(xù)，到2028年IP市場規(guī)模將超過EDA。

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

Arteris如何成為唯一的IP供應商

Arteris IP 的FlexNoC和Ncore緩存一致性互連解決方案在復雜異構多核系統(tǒng)級芯片（SoC）架構的開發(fā)、設計和實現(xiàn)中起著至關重要的作用。在今天領先的設計中Arteris IP是特別重要的，這些設計納入了先進的技術，例如通過硬件加速器納入了機器學習和神經(jīng)網(wǎng)絡。

之所以選擇Arteris的片上互連IP，是因為：

①可以在硬件加速器之間做到高帶寬和低延遲通信，進行自定義算法處理，其中使用端到端的服務質(zhì)量（QoS）機制，包括先進的內(nèi)存和數(shù)據(jù)流技術。這些能力促成了下一代先進的“單片超級計算機”，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，具有完整的報告和數(shù)據(jù)保護功能。這些特征被整合到互連技術中，實現(xiàn)片上錯誤代碼校正（ECC）、硬件冗余、內(nèi)置自測試（BIST）技術和安全控制器。這樣。自主駕駛和先進的駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）單片超級計算機可以更容易地達到ISO 26262功能安全規(guī)范的要求。

③通過實現(xiàn)先進的時鐘門控和電源管理，做到低功耗。使用Arteris IP互連降低了包含量多個處理元件的芯片的功耗，從而輕而易舉地解決了汽車和移動設備中最先進的系統(tǒng)級芯片（SoC）的部署問題。

結尾

互聯(lián)網(wǎng)巨頭和系統(tǒng)廠商自己開發(fā)芯片似乎已成流行趨勢，但社交網(wǎng)絡Facebook收購一家名不見經(jīng)傳的小型IP公司還是有點令人吃驚。對于IC設計初創(chuàng)公司來說，能夠在NoC互聯(lián)IP這一芯片設計高地站住腳就已不易了，無論被收購還是獨立發(fā)展，初創(chuàng)團隊都會有充分發(fā)揮技術創(chuàng)新的空間。