专访传智驿芯首席战略官时昕，NoC技术解决多核互连问题

如今，摩尔定律放缓，但产业对算力对需求不断提高，比如AI、自动驾驶等许多场景，对算力有着极度的渴求。因此，产业界采用了多核、异构集成的方式来设计芯片。该模式也让芯片内部IP核的数量指数级上升。

对于芯片设计公司来说，如何将不断增加的IP核形成高效互连，逐渐成为一种挑战。在前不久的ICCAD上，笔者采访到国内一流的子系统IP及SoC解决方案提供商传智驿芯科技(Transchip)的首席战略官时昕博士，深度了解了背后的技术难点和解决方案。

一、时代发展背后的技术抉择

时昕博士表示，芯片内部IP核的数量从过去数十个增加到现在几百个，背后的互连方式得到了极大的挑战。过去采用的都是片上总线的方式，随着IP核的增加，BUS总线方式不能很好的完成互连作用，而片上网络方式（Network on Chip,缩写NoC）能很好的连接片上各个核心。

从技术角度来看，传统片上互连方法包括Bus总线和Crossbar两种。其中，Bus总线的互连方式即所有数据主从模块都连接在同一个互连矩阵上，当有多个模块同时需要使用总线传输数据时，则采用仲裁的方法来确定谁能使用总线，在仲裁中获得总线使用权限的设备则在完成数据读写后释放总线。

另一个方式Crossbar的主要特性是可以同时实现多个主从设备的数据传输，同时能实现一个主设备对多个从设备进行数据传播。然而，Crossbar的主要问题是互连线很复杂，给数字后端设计带来了较大的挑战。

与这两种方式相比，NoC则是一种可扩展性更好的设计。NoC从计算机网络中获取了灵感，在芯片上也实现了一个类似的网络。在NoC架构中，每一个模块都连接到片上路由器，而模块传输的数据则是形成了一个个数据包，通过路由器去送达数据包的目标模块。

时昕博士用一句话总结了NoC的优势：“NoC不仅可以在后端布局布线时，避免资源的堵塞。更可以在时序方面，满足整个芯片的要求。同时得益于NoC的很多资源是可以共享的，所以对布线资源的要求会比较少，同时也会降低芯片的面积。

二、商业上的差异化

技术优势产业皆知，但NoC解决方案具有很高的门槛，不仅存在技术难度，更有生态要求。企业方需要把一个芯片内多个来自不同供应商的IP连接起来，因此需要从初期建模一直到后期仿真和这些不同IP供应商合作，才能达到更好的适配度。

纵观产业实际需求，NoC作为多核/众核处理器的关键技术，在设计SoC时被导入，能解决过往互连的繁琐问题，简化SoC设计。因此国内客户对NoC解决方案多样化需求，渴求定制化方案，而传智驿芯便是国内目前唯一既有Arteris背景同时满足国内客户定制化需求的企业。

时昕博士表示，国内存在不少IP公司，但能够提供复杂数字逻辑IP的公司并不多。其次，传智驿芯的产品定位具有差异化，国内做数字IP的，更多专注于处理器核，而传智驿芯专注于连接。时昕博士用一个比喻解释了这种差异化，“如果芯片代表一个城市，IP就是小区，大部分数字IP公司在研究小区建设，而传智驿芯则是研究如何构建交通网，将产业园和住宅区连接起来。”

据现场了解，传智驿芯提供包含基于NoC技术开发设计的解决方案和Safety Island、Die to Die等子系统IP产品矩阵。业务层面，传智驿芯双轮驱动，以客户需求为导向将芯片设计服务与IP解决方案有机融合，助力产业链客户快速量产交付。在IP 2.0时代到来之际，子系统IP逐步成为主流。传智驿芯科技在Arteris标准NoC IP基础上提供NoC定制化解决方案，有效拓展Arteris NoC的应用场景，形成战略协同效应。

设计复杂SoC使用到NoC在内的子系统IP时，都是传智驿芯的潜在客户，其中四大类客户较为典型，车规类芯片公司；AI芯片公司；RISC-V公司；国产FPGA公司。值得关注的是，传智驿芯车规类业务是目前的重点战略方向之一。众所周知，车规SoC芯片的门槛更高，兼具传统SoC设计和车规级的挑战。时昕博士表示，传智驿芯不仅在车规级芯片设计方面拥有非常丰富的经验，同时在车规级芯片的认证上拥有完整的车规芯片方案，包括专门的车规质量团队，帮助客户解决“开发车规芯片很难”这类痛点问题。

与此同时，传智驿芯跟整车厂、Tier1企业都有紧密的沟通，确保了公司IP研发过程中可以满足芯片设计公司的需求。