IP-Core

Als IP-Core (intellectual property core) wird ein wiederbenutzbarer Teil eines Chipdesigns (im Sinne von Bauplänen) in der Halbleiterindustrie bezeichnet. Diese enthält das Geistige Eigentum des Entwicklers/Herstellers. Es gibt Unternehmen, die sich darauf spezialisiert haben, Teile oder auch ganze integrierte Schaltkreise zu entwerfen und Lizenzen dieser Designs zu verkaufen. So kann man z. B. einen Prozessor als fertige Einheit erwerben, um ihn dann in einer eigenen Entwicklung (z. B. als ASIC oder in einem FPGA) zu verwenden. Der Lizenznehmer entwickelt dadurch mit fertigen Bausteinen und kann so einfacher und schneller vorankommen.

Verwandt mit dieser in Hardware implementierbaren IP ist die sogenannte „verification IP“. Dies sind wiederbenutzbare Softwarekomponenten, die zur Verifikation von Hardware und insbesondere Hardware-IP-Cores eingesetzt wird.

IP-Cores bei ASICs

Es wird zwischen Soft-IP und Hard-IP unterschieden:

• Ein Soft-IP-Core existiert in Form von Quell-Code in einer speziellen Hardwarebeschreibungssprache wie Verilog oder VHDL. Er kann auch als bereits vom Hersteller synthetisierte Netzliste, als textuelle Beschreibung eines Schaltplanes, vorliegen. Man spricht in diesem Fall von Firm-IP-Cores. Bei kommerziellen IP-Cores oder IP-Cores mit Verfahrensgeheimnissen kann die Netzliste auch in verschlüsselter Form vorliegen.

• Ein Hard-IP-Core ist ein bereits fertig gelayouteter Block. Somit kann der Nutzer kaum oder keine Änderungen an der IP vornehmen. Zum Schutz von Verfahrensgeheimnissen erhält ein Nutzer häufig nur eine Black-Box-Darstellung eines gekauften Hard-IP-Cores. Der Inhalt ist dann nur der Foundry bzw. einem Dienstleister bekannt, der das Layout des Chips fertig stellt. Analoge Schaltungen sind immer als Hard-IP realisiert.

IP-Cores bei FPGAs

Auch bei den IP-Cores für FPGAs wird zwischen Soft-Cores und Hard-Cores unterschieden:

• Soft-Cores liegen als Quellcode oder in Form einer Netzliste vor und werden im frei programmierbaren Bereich eines FPGAs implementiert. Soft-Cores entsprechen somit der Soft-IP bei ASICs. Ein IP-Core, der im Quellcode vorliegt, kann sowohl für FPGAs als auch ASICs benutzt werden. Dagegen können in Form einer Netzliste vorliegende Soft-Cores nur mit einem spezifischen FPGA-Modell benutzt werden. Daher gibt es häufig IP-Core Generatoren, mit denen der Anwender Netzlisten für die verschiedenen FPGA Modelle eines Herstellers generieren kann. Typische Beispiele für Soft-Cores sind Mikrocontroller wie PicoBlaze oder MicroBlaze welche samt ihren Programmen bei Bedarf in ein FPGA integriert werden können.
• Hard-Cores sind als fertige Schaltung herstellerseitig unveränderbar in den Chip des FPGAs integriert. Der Vorteil dabei ist, dass Hard-Cores weniger Chipfläche belegen und meist auch schneller als mit frei programmierter Logik implementierte Soft-Cores arbeiten können. Nachteilig ist die Unmöglichkeit, eigene Adaptionen anzubringen oder eine Portierung (Migration) zu anderen Logikfamilien, die nicht über die meist sehr spezifischen Hard-Cores verfügen, durchzuführen. Beispiele von Hard-Cores sind leistungsfähige Prozessoren wie PowerPC-Cores oder Ethernet-Schnittstellen, die mit frei programmierbarer FPGA-Logik auf einem Chip zusammengefasst werden können.

Hersteller

Für den Entwurf von ASICs sind kommerzielle IP-Cores von einer Vielzahl von Herstellern im Angebot. Frei verfügbare IP-Cores gibt es z. B. bei OpenCores.org.

Bei FPGAs bieten die jeweiligen Hersteller meist IP-Cores an, auch hier gibt es aber zahlreiche andere Anbieter.

Weblinks

• Opencores IP-Cores, die unter einer Open Source Lizenz veröffentlicht wurden
• Synthetisierbare 32-bit-Cores