SoC is an integrated circuit designed by stitching together stand-alone designs to provide full functionality for an application [1]. In SoC design, pre-designed IPs are the essential component [1]. For the IPs to be reusable, the design process should follow guidelines and be documented thoroughly. The soft and firm IPs are productized in RTL form and, hence, they are flexible and easy to reuse. Deliverable items such as RTL code, functional testbenches and test vector files, installation and synthesis scripts, and documentation describing IP functionality, characteristics, and simulation results should be provided to the customer. And the IPs should pass the sign-off checklists to ensure that certain checks were made during design, simulation, and verification so that the final files meet certain criteria. In this thesis, the soft IP design process and checking method is shown applied to Bluetooth system especially focused on Soft IP.
SoC란 미리 디자인 되어 있는 여러 IP들을 묶어 하나의 완전한 기능을 제공하는 집적 chip을 말한다. 이 때 IP는 SoC를 개발하는데 핵심이 되는데, 이 논문은 그 중에서도 합성 가능한 RTL 또는 netlist로 제공되는 Soft IP를 디자인 하고 IP로서 인정할만한 특성을 갖추었는지를 검사해보는 방법에 관해 다루고 있다.
Soft IP를 개발하는 design process를 정의하고 customer에게 제공 되야 할 deliverable들과 checking list들에 관해 설명한 후, 이를 직접 Bluetooth system에 적용하여 개발한 것을 보여준다.
Bluetooth core spec.을 정의 하는 것으로 시작하여 behavioural modelling을 통해 동작을 검증한 후, 작은 기능 block들로 partitioning을 한다. 이 작은 Block 들에 대해 function, timing등을 정의하고, 이를 RTL로 기술하게 된다. 이렇게 기술된 RTL들은 testbench를 이용해 기능을 검증한 후 전체로 묶는 과정을 거친다. 그 후 다시 기능 검증을 거쳐 Soft IP로 개발된다. 이렇게 만들어진 Soft IP는 chip으로 제작되어졌을 때 제대로 동작할 수 있도록 여러 제한 조건들을 만족하는지 test하게 된다.
우선 개발된 IP가 Synchronous한 design이 되는지를 check하게 된다. 이는 Flip-Flop based design이 되야 함과 동시에 Random logic에 Latch가 없어야 하며, 모든 입·출력은 Register를 통해 전달 되야 한다.
또한 multi-path cycle, combinational feedback loop가 없어야 하고, 기본적으로 synchronous한 reset scheme을 사용해야 한다.
한편 Static timing analysis를 통해 logic level에서 timing이 만족하는지 check하게 되는데. 여기에는 합성 후 report되는 clock skew 와 critical delay값으로 timing violation이 발생하는지 test하는 과정이 포함 된다.
RTL로 기술된 Veriolg 코드의 code coverage test도 수행된다.
마지막으로 합성 후 기능을 검증하는 functional level simulation과 P＆R 후 기능을 검증하는 gate level simulation을 거쳐 최종 Bluetooth Soft IP를 완성했다.
본 논문은 Bluetooth system을 위에서 제시한 flow 대로 Soft IP로 개발하여 deliverable을 만들어내고, checking과정 수행 함으로서 신뢰할 만한 IP임을 입증하였다.
