SoC設(shè)計(jì)驗(yàn)證趨勢(shì)

近幾十年，芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度的提升讓驗(yàn)證成為IC設(shè)計(jì)中的技術(shù)瓶頸，而工藝節(jié)點(diǎn)的演進(jìn)與設(shè)計(jì)和驗(yàn)證能力的鴻溝也有待業(yè)內(nèi)創(chuàng)新方法學(xué)和解決方案去彌補(bǔ)和追趕。 當(dāng)前數(shù)字芯片硅前驗(yàn)證的主要手段有三個(gè)——邏輯仿真（Simulation）、硬件加速仿真（Emulation）驗(yàn)證和原型驗(yàn)證（Prototyping）。 邏輯仿真是傳統(tǒng)驗(yàn)證手段，通過(guò)對(duì)模塊級(jí)邏輯的行為進(jìn)行建模，芯片設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以利用仿真軟件分區(qū)塊對(duì)SoC進(jìn)行驗(yàn)證，以此確認(rèn)芯片功能是否符合確定指標(biāo)。然而單靠軟件仿真在當(dāng)下的SoC設(shè)計(jì)中的局限性日益明顯，主要是因?yàn)檐浖抡嬖谶\(yùn)行速度和容量方面的局限性，所以在SoC驗(yàn)證階段啟用硬件加速仿真和原型驗(yàn)證也漸漸成為業(yè)界的主流。 硬件加速仿真是將RTL導(dǎo)入到專(zhuān)門(mén)的硬件系統(tǒng)中進(jìn)行仿真加速，通過(guò)加速器以及專(zhuān)門(mén)的外接設(shè)備，這個(gè)過(guò)程比仿真要快幾百甚至上千倍。因此設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以對(duì)整體SoC及系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證，快速定位SoC和系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的缺陷。 原型驗(yàn)證是將RTL映射到由FPGA搭建的原型驗(yàn)證系統(tǒng)上進(jìn)行功能仿真。雖然FPGA原型驗(yàn)證系統(tǒng)更接近真實(shí)芯片的使用環(huán)境，可以配合軟件開(kāi)發(fā)者進(jìn)行最后調(diào)試，但是由于FPGA的利用率不高，同時(shí)受限于FPGA架構(gòu)，原型驗(yàn)證平臺(tái)的查錯(cuò)和錯(cuò)誤定位功能比不上硬件加速器，所以原型證往往是在RTL比較成熟之后進(jìn)行軟硬件的協(xié)同驗(yàn)證。

上述的三種驗(yàn)證環(huán)境各有不同的應(yīng)用場(chǎng)景和特色，廠家在驗(yàn)證過(guò)程應(yīng)該各取所長(zhǎng)，利用各類(lèi)工具特性在IC設(shè)計(jì)不同階段中發(fā)揮最大作用。現(xiàn)在芯片規(guī)模越來(lái)越大，硬件和軟件的交互變得越來(lái)越復(fù)雜，單一的硬件或軟件驗(yàn)證方法已難以滿(mǎn)足要求。隨著更多的系統(tǒng)廠家進(jìn)入芯片領(lǐng)域，軟硬件協(xié)同仿真在驗(yàn)證活動(dòng)中的占比越來(lái)越大，軟件團(tuán)隊(duì)的介入點(diǎn)更加提前。在這一階段RTL code和軟件聯(lián)合迭代的需求，快速構(gòu)建硬件加速仿真和原型驗(yàn)證環(huán)境的需求也日益旺盛。

硬件和軟件協(xié)同驗(yàn)證已成為新趨勢(shì)，但也帶來(lái)了新的問(wèn)題：

硬件仿真器價(jià)格昂貴，機(jī)房建設(shè)周期長(zhǎng)，維護(hù)成本高；

驗(yàn)證需要搭建軟件、硬件加速及FPGA原型驗(yàn)證等多個(gè)環(huán)境，如何提高流程效率？

如何縮短每個(gè)驗(yàn)證環(huán)境bring up時(shí)間，提高仿真加速硬件資源的利用率？

芯片設(shè)計(jì)人才緊缺，如何搭建硬件仿真加速環(huán)境？需要哪些團(tuán)隊(duì)配合？

仿真與原型驗(yàn)證上云 現(xiàn)代社會(huì)云無(wú)處不在，它早已滲入我們生活的每個(gè)角落。越來(lái)越多的企業(yè)也選擇上云，云已是公認(rèn)的趨勢(shì)。云可以為企業(yè)降低采購(gòu)和維護(hù)成本，可以為企業(yè)帶來(lái)更多計(jì)算資源，甚至是遠(yuǎn)程及靈活性。2020年，德勤對(duì)500位企業(yè)IT負(fù)責(zé)人進(jìn)行了訪問(wèn)，統(tǒng)計(jì)了企業(yè)上云的動(dòng)機(jī)，調(diào)查顯示，有接近58%的IT負(fù)責(zé)人將“安全與數(shù)據(jù)保護(hù)”列為企業(yè)上云排名第一和第二的動(dòng)機(jī)，其次是“數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化”，有三成負(fù)責(zé)人將“成本與IT運(yùn)行性能”列為上云動(dòng)機(jī)。由此可見(jiàn)，云服務(wù)經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展已經(jīng)得到了大部分企業(yè)用戶(hù)的認(rèn)可，尤其是當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)攻擊復(fù)雜難防，企業(yè)的IT運(yùn)維的壓力陡增，企業(yè)也希望將這部分工作移交給云平臺(tái)或第三方來(lái)維護(hù)。 上云遷移的驅(qū)動(dòng)力調(diào)查，Source: Deloitte Insights EDA的設(shè)計(jì)流程復(fù)雜，其中每一個(gè)步驟都需要特殊工具完成。像硬件仿真/原型驗(yàn)證這種需要批量作業(yè)、對(duì)算力要求較高的工具是天然適合上云的領(lǐng)域。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以按需、按時(shí)使用，那么就能幫助到這些團(tuán)隊(duì)以很小的成本使用硬件仿真資源，幫助企業(yè)縮短設(shè)計(jì)周期，提高驗(yàn)證的效率。 英諾達(dá)SVS系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái) 英諾達(dá)EnCitius System VerificationStudio (SVS)系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)是集成電路系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)及系統(tǒng)相關(guān)驗(yàn)證的一站式全棧解決方案，通過(guò)英諾達(dá)自主研發(fā)的驗(yàn)證流程和云平臺(tái)，SVS可以幫助芯片設(shè)計(jì)廠商加速驗(yàn)證仿真流程、降低研發(fā)成本、提高流片良率、縮短time-to-market。 英諾達(dá)的系統(tǒng)驗(yàn)證云平臺(tái)的核心集通用高性能服務(wù)器、硬件仿真加速器和原型驗(yàn)證加速器的異構(gòu)算力中心。云平臺(tái)整體算力充足，單就硬件仿真加速器而言，單個(gè)設(shè)計(jì)容量支持從3200萬(wàn)門(mén)到23億門(mén)，整體硬件仿真加速器容量達(dá)46億門(mén)，可以滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)大部分芯片設(shè)計(jì)規(guī)模要求。此外，圍繞硬件對(duì)環(huán)境苛刻要求，云平臺(tái)采用了國(guó)內(nèi)最高機(jī)房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以及雙路市電供電+柴油供電等多個(gè)措施，保證機(jī)房環(huán)境安全、穩(wěn)定。 此外依托系統(tǒng)驗(yàn)證硬件資源，SVS系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)為客戶(hù)提供從子系統(tǒng)/SoC仿真, 硬件仿真加速驗(yàn)證，到大規(guī)模設(shè)計(jì)原型驗(yàn)證的驗(yàn)證環(huán)境搭建、切換的一站式解決方案，客戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際需求選擇其中一個(gè)和多個(gè)產(chǎn)品。

硬件仿真器價(jià)格昂貴，機(jī)房建設(shè)周期長(zhǎng)，維護(hù)成本高？

英諾達(dá)提供硬件仿真所需的所有基礎(chǔ)設(shè)施及配件，芯片公司無(wú)需承擔(dān)前期的建設(shè)成本，亦無(wú)運(yùn)維的后顧之憂(yōu)，更加聚焦于芯片的開(kāi)發(fā)工作中。直接減少了前期構(gòu)建基礎(chǔ)設(shè)施和后期運(yùn)維的時(shí)間，進(jìn)一步縮短芯片整體開(kāi)發(fā)周期。英諾達(dá)的AE和IT技術(shù)團(tuán)隊(duì)可為客戶(hù)提供支持服務(wù)，包括幫助客戶(hù)搭建驗(yàn)證環(huán)境，配置輔助設(shè)備，維持?jǐn)?shù)據(jù)中心的高效運(yùn)轉(zhuǎn)，維護(hù)機(jī)房及設(shè)備等。

驗(yàn)證需要搭建多個(gè)環(huán)境，如何提高流程效率？

英諾達(dá)SVS系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)具備成熟的硬件仿真驗(yàn)證流程，結(jié)合硬件云平臺(tái)給予客戶(hù)硬件仿真全流程的賦能，無(wú)論是零經(jīng)驗(yàn)還是有經(jīng)驗(yàn)客戶(hù)，英諾達(dá)都可以提供完善的流程指導(dǎo)和解決方案，芯片公司可以快速上手，低成本嘗試先進(jìn)的硬件仿真技術(shù)。

如何縮短bring up時(shí)間，提高仿真加速硬件資源的利用率？

SVS平臺(tái)通過(guò)統(tǒng)一和簡(jiǎn)化組件集成接口，實(shí)現(xiàn)不同驗(yàn)證平臺(tái)組件快速集成，結(jié)合易用的集成工具和轉(zhuǎn)換腳本，提升了平臺(tái)之間組件切換的效率，減少了驗(yàn)證環(huán)境構(gòu)建的時(shí)間。通過(guò)SVS工具可以生成golden的各類(lèi)接口組件，實(shí)現(xiàn)硬件仿真加速環(huán)境和FPGA原型驗(yàn)證環(huán)境的快速移植，可以有效縮短bring up的時(shí)間，將寶貴的驗(yàn)證人力資源投入到驗(yàn)證執(zhí)行階段而非環(huán)境搭建及調(diào)試階段。

如何搭建硬件仿真加速環(huán)境？需要哪些團(tuán)隊(duì)配合？

硬件仿真加速和原型驗(yàn)證環(huán)境的構(gòu)建過(guò)程包括驗(yàn)證策略制定，環(huán)境方案制定，RTL代碼移植，環(huán)境組件集成開(kāi)發(fā)，軟硬件聯(lián)合調(diào)試等環(huán)節(jié)。涉及設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、軟件、測(cè)試多團(tuán)隊(duì)之間配合，需要建立一個(gè)高效的流程來(lái)保證驗(yàn)證環(huán)境的質(zhì)量。在驗(yàn)證高峰期，軟硬件迭代的次數(shù)會(huì)很多，快速的版本迭代對(duì)驗(yàn)證效率的提升幫助很大，SVS可以快速?gòu)牧汩_(kāi)始構(gòu)建開(kāi)發(fā)環(huán)境，并高效進(jìn)行database的迭代和管理。 驗(yàn)證過(guò)程中遇到難題和瓶頸遠(yuǎn)不止于此，英諾達(dá)SVS系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)自上線以來(lái)，已幫助多名用戶(hù)解決了驗(yàn)證難題，提高了驗(yàn)證效率和流片良率，英諾達(dá)亦希望通過(guò)線上交流等方式將此經(jīng)驗(yàn)分享給更多有需求的客戶(hù)。 5月30日1030鎖定直播間，英諾達(dá)將為大家分享最新的硬件加速技術(shù)和一站式SoC及系統(tǒng)驗(yàn)證解決方案，解答觀眾提出的相關(guān)問(wèn)題；在產(chǎn)品演示環(huán)節(jié)，英諾達(dá)將演示如何使用EnCitius SVS系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)幫助客戶(hù)在云端實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證加速。
責(zé)任編輯：彭菁