日前，互联网巨头Facebook宣布收购片上网络（NoC）IP提供商Sonics。据悉，Facebook将把Sonics的NoC技术应用到其AR/VR相关应用中。除了Sonics，去年英特尔还收购了另一家NoCIP提供商Netspeed，从而使Arteris成为NoC领域唯一的独立IP提供商。为什么近年来巨头动作频频，竞相收购NoCIP提供商？本文将为您做详细的分析。片上网络的历史片上网络（NoC）其实由来已久。2006年，Arteris推出了其首个商用NoCIP。为了理解NoC出现的原因，我们首先回顾一下NoC出现之前的片上互连。传统的片上BUS总线（左）和Crossbar（右）互连方式在NoC出现之前，传统的片上互连方式有Bus总线和Crossbar。Bus总线的互连方式是指所有的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，采用仲裁的方式来决定谁可以使用总线，在仲裁中获得总线。使用权限的设备在完成数据读写后释放总线。ARM著名的AXI、AHB、APB等互连协议就是典型的总线型片上互连。除了总线互连外，还有一种方法是Crossbar互连。对于总线互连，只有一对主从设备可以同时使用总线传输数据，因此对于需要大带宽的架构可能不够。另外，在一些系统架构中，一个主设备的数据往往需要同时广播给多个从设备。在这种情况下，Crossbar是更好的选择。Crossbar的主要特点是可以同时实现多台主从设备的数据传输，同时可以实现一台主设备对多台从设备的数据广播。但是，Crossbar的主要问题在于互连线路非常复杂，这给数字后端设计带来了极大的挑战。与总线和Crossbar相比，NoC是一种更具扩展性的设计。NoC从计算机网络中获得灵感，并在芯片上实现类似的网络。在NoC架构中，每个模块都连接到片上路由器，模块传输的数据形成一个数据包，通过路由器发送给数据包的目标模块。与片上总线和Crossbar相比，NoC的主要优势可以体现在横向和纵向两个方面。水平优势意味着当芯片上互连的模块数量增加时，NoC的复杂度不会增加太多。这也很直观，因为NoC采用了类似于计算机网络的架构，所以它可以更好地支持多个互连的模块，同时可以方便地添加更多互连的模块——这就像我们将一台新计算机连接到互联网。几乎就像它不影响互联网一样。与NoC相比，片上总线和Crossbar在互连模块数量增加时显得有些力不从心，尤其是Crossbar的互连复杂度与互连模块数量成指数关系，所以一旦增加更多模块，其背-端物理设计将是困难的。要彻底重做。当然，为了实现可扩展性，NoC还需要付出额外的开销，比如路由器逻辑。因此，当互连模块数量较少时，由于设计简单，片上总线和Crossbar更适合；而一旦片上互连模块数量增加（比如超过30个模块），NoC的优势就体现出来了。此时，路由器逻辑和网络协议的开销可以忽略不计，因此NoC在互连模块数量多、面积较小的情况下可以实现更高的性能。NoC的垂直优势来自于它的物理层、传输层和接口是分离的。以传统总线为例，ARM的AXI接口在不同的版本中定义了不同的信号。因此，在使用不同版本的AXI时，一方面需要重写模块的接口逻辑，另一方面AXI矩阵的逻辑和物理实现接口和接口也要重写，从而造成IP重用和向后兼容性方面的麻烦。在NoC中，传输层、物理层和接口是分离的，因此用户可以在不修改模块接口的情况下轻松定制传输层的传输规则。另一方面，传输层的变化对物理层的互连没有影响。大，所以不用担心修改传输层后对NoC的时钟频率有明显影响。异构计算时代，NoC逐渐成为主流如前所述，一旦SoC上的模块数量增加，NoC的优势就会体现出来。在异构计算逐渐成为主流的今天，NoC也顺势而为，成为系统中越来越重要的组成部分。众所周知，随着半导体制程的特征尺寸越来越接近物理极限，半导体制程的每前进一步都要付出巨大的代价，摩尔定律每18个月集成度翻一番的预言也逐渐成为现实。历史。过去，根据摩尔定律缩小特征尺寸可以导致晶体管集成度的提高，从而降低成本；此外，晶体管面积的缩小也带来了性能的提升。如今，由于先进工艺越来越复杂，28nm后晶体管缩小带来的成本优势正在被巨大的NRE成本所抵消。更重要的是，先进技术下晶体管性能的提升已经逐渐接近饱和。.在这样的情况下，处理器芯片的性能提升不能再依赖于半导体技术带来的晶体管性能提升，而必须更多地依赖于芯片架构的改进。在芯片架构方面，在摩尔定律接近失效的今天，异构计算得到了广泛认可。异构计算芯片架构示意图在摩尔定律的黄金时代，通用计算是时代的主流，因为随着摩尔定律的发展，通用处理器的性能每一次都会翻一番，所以不是对设计专门的处理模块有意义。不大。相反，在摩尔定律接近实际效果的今天，要想提高处理器的性能，最可行的方法就是为每一种计算都设计一个专用的计算模块，从而达到性能的提升。这就是异构计算的思想。在异构计算的芯片架构中，多个专用计算模块将通过片上互连访问内存，并通过片上互连相互通信。因此，片上互连在异构计算时代发挥着越来越重要的作用。在采用异构计算思想设计的SoC中，此类专用模块的数量已增至数十个，NoC成为实现片上互连的最佳方式。随着未来对异构计算范式的更多认识和应用，我们可以预见片上互连将需要连接越来越多的模块，因此NoC设计的重要性也将增加。使用Sonics提供的NoCIP的芯片架构示意图Facebook、英特尔等巨头收购NoCIP供应商的背后，Facebook等巨头收购NoCIP供应商首先说明了NoC在当今SoC架构中的重要性。如前所述，在当前的SoC架构中，异构计算正在成为主流架构。“异构计算”至少包括“异构”和“计算”两个方面。数据和相应的带宽来完成相应的任务。当多个IP组合成异构计算芯片进行计算时，片上互联往往成为性能瓶颈。因此，NoC等先进的片上互连架构恰好可以帮助异构计算架构的芯片解决互连瓶颈。英特尔去年收购NoCIP供应商Netspeed时，时任英特尔负责人的吉姆凯勒在一份声明中表示，“英特尔正在为芯片设计添加更多专用（计算）功能，而英特尔面临的挑战来自如何设计优化的IP块在合理的时间和预算内针对每个特定于应用程序的计算。”Keller的说法几乎完全印证了异构计算的思路，Netspeed的NoCIP可以解决异构计算芯片上的互连瓶颈问题。除了技术上的考量，从商业上讲，巨头收购NoCIP供应商可以从“进攻”和“防守”两个角度来理解。从“攻”的角度来看，随着NoC越来越重要，巨头们都希望拥有自己独特的NoCIP。除了取得优异的性能，甚至还可以基于这个IP做出自己独有的芯片架构，从而实现芯片性能的代际领先。如果要做这样一款定制化的高性能NoC，通常与NoCIP厂商的业务合作往往达不到目的，而如果自己从零开始组建团队，速度太慢，所以收购NoCIP公司是价格合理时的最佳选择。最合适的选择。从“防御”的角度来看，一旦为自己提供NoCIP的公司经营不善无法继续提供IP，甚至被竞争对手收购，转而使用另一家公司的NoC将需要很长时间知识产权。考虑到这种考虑，不如直接购买自己最容易使用的NoCIP公司，这样就可以避免这些麻烦了。相信Facebook和Intel收购NoCIP公司都是基于这两个考虑。
