[发明专利]ASIC片内云架构及基于该架构的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路体系领域，特别涉及一种“毛坯芯片”的片内云体系架构及其设计方法，从架构、实现和应用等诸方面，规划了“毛坯芯片”的主要轮廓和特征，具体就是一种ASIC片内云架构以及基于该架构的从算法到芯片直通车式的ASIC设计方法。

背景技术

摩尔定律表明，集成电路芯片的集成度到2013年将达到44亿个晶体管。继22nm（英特尔）和20nm（三星）技术之后，2012年IBM宣布拥有了9nm技术。与此形成鲜明对照的是IC芯片架构和系统设计方法的发展严重滞后，基于冯诺依曼体系结构依赖软件实现系统的设计理念长期占据IC产品市场的主流。存在于全行业的这种先进工艺水平与落后系统设计能力之间的巨大落差，给我们在即有工艺条件下发展顶级IC芯片的设计制造能力提供了绝佳的机会。业内一致预测，2018年-2028年半导体产品将回归到“通用”的U-SoC产品，其特征是可以自主动态重构的低功耗、高效率、低成本的配置流“毛坯芯片(Raw Chip)”。人们仅通过对芯片的配置编程就可以得到用户自定义的功能电路，从而引导半导体产业结构演变，促进不做芯片设计而专事芯片应用创新的无设计（Designless）商业模式的兴起。

以通用CPU为节点的单芯片云计算机SCC的出现，标志着集成电路进入了片内云时代。提高信息系统性能，摩尔定律通过缩小器件尺寸，云计算则是通过扩大计算机集群，而片内云是用云架构消化源于摩尔定律的片上资源空间红利。但是针对具体应用，单芯片集成数千个通用处理器可能意味着大量无用指令对应的硅面积被浪费；随着处理器数目增加，总线在硅面积的占比也急剧扩张。

通用CPU主要特征是“引擎驱动”，它从针对具体应用的语义描述中分离出语法元素形成处理器指令集，用程序即指令的序列表现语义逻辑，运行时由CPU控制器作“引擎”驱动程序执行，使语义逻辑的无穷集可以映射到语法元素的有限集。ASIC运行时属“信号驱动”的电路结构特征，语法元素和语义逻辑融合在一起。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术中存在的问题，而提供一种ASIC片内云架构及基于该架构的设计方法。本发明具体将SOA的需求、语义和服务三层模型，通过本发明涉及的片内只写总线BoW（BoW：Bus only Write）映射到ASIC芯片，建立片内云基本框架IF（IF：Infrastructure Framework），按照引擎、语义流程和运算资源去组织实现功能集成电路，使其在语法元素和语义流程两个维度上均可重构，形成从算法直接生成集成电路芯片的DACC（DACC: ASIC Design Approach based on Cloud on Chip）设计方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：