近日，芯啟源EDA資深產(chǎn)品專家楊一峰受半導(dǎo)體CAD聯(lián)盟邀請，在其張江論壇公益講座上，為線上線下數(shù)十位會員分享了有關(guān)數(shù)字前端硬件驗證的話題，現(xiàn)場交流氛圍十分活躍。

講座主題為《仿真加速器和原型驗證系統(tǒng)在數(shù)字驗證流程中的平衡化》，現(xiàn)將具體內(nèi)容與諸位共享：

一．集成電路芯片發(fā)展的幾大趨勢、挑戰(zhàn)及總體制造流程

隨著摩爾定律的趨于“終結(jié)化”，集成電路芯片的發(fā)展趨勢也日益明顯：主要特性包括“超大規(guī)模、高集成度、多異構(gòu)核心、存算一體、注重安全性、AI機器學(xué)習(xí)、多芯粒多維立體封裝”等前沿技術(shù)的總體融合；由此也給相關(guān)的EDA設(shè)計軟件及制造、測試設(shè)備帶來了新的機遇及挑戰(zhàn)。

性能、功耗、穩(wěn)定性等多種驗證需求也對相關(guān)的工具及測試方法提出了更高的要求。從整體流程上看，復(fù)雜大芯片從市場需求分析到上市，歷經(jīng)十幾個大的環(huán)節(jié)，需要解決大量的實際問題；因此，自動化、智能化的EDA工具對于眾多芯片廠商而言不可或缺。只有在非常有限的開發(fā)驗證周期內(nèi)完成相關(guān)的工作，才能夠在激烈化的市場環(huán)境中，為產(chǎn)品贏得寶貴的上市窗口。

二．以FPGA為基礎(chǔ)的驗證產(chǎn)品種類介紹

目前市面上以FPGA為基礎(chǔ)的驗證產(chǎn)品總體可分為FPGA開發(fā)板、桌面級的原型驗證系統(tǒng)和企業(yè)級原型系統(tǒng)；當(dāng)然，也包括大型的硬件仿真器（下一節(jié)作介紹）。

不同形式的產(chǎn)品在其硬件結(jié)構(gòu)、軟件支持、應(yīng)用場景、調(diào)試方法等方面均有著不同的特點。因此挑選出適合項目的硬件產(chǎn)品顯得尤為重要。

三．硬件仿真器的分類及各種數(shù)字電路驗證方法的優(yōu)缺點

從物理形態(tài)上看，傳統(tǒng)的硬件仿真器存在著“三大”特性：即“大機柜、大電路板、大芯片數(shù)量”。從硬件架構(gòu)上看，可分為ASIC處理器和FPGA為構(gòu)造的兩大主流架構(gòu)。基于其昂貴的造價，其設(shè)計目的是對大型數(shù)字芯片的設(shè)計進行較高效率的功能性驗證。同純軟件仿真產(chǎn)品相比，它的運行速率大幅度提升；同原型驗證產(chǎn)品比，它的調(diào)試手段豐富很多，但性能較慢；在外圍擴展性上不夠方便。

下圖中，列出了常見的驗證工具的一些特性點比較（供參考）：

由此圖展示，我們嘗試找出一款各項指標(biāo)都處于縱坐標(biāo)軸上半?yún)^(qū)域的產(chǎn)品，但的確很難做到；因此而得到的結(jié)論是：每個產(chǎn)品都各具優(yōu)缺點，目前來看，還不存在能夠完全取代其他產(chǎn)品的情況。

由此，數(shù)字IC的開發(fā)驗證人員普遍對現(xiàn)有的產(chǎn)品生態(tài)存在一些不滿意的地方。一方面，需要對功能、性能、功耗、穩(wěn)定性等諸多IC的產(chǎn)品特性進行驗證；另一方面，用戶往往需要購置至少軟仿、硬仿和原型系統(tǒng)等多類驗證工具，在成本上產(chǎn)生很大開銷。此外，代碼在不同平臺間的傳輸所產(chǎn)生的時間損耗、不同版本間的維護人力成本等，也是不可忽視的因素。

四．仿真加速器和原型驗證系統(tǒng)的有機結(jié)合 - 芯啟源MimicPro一體化硬件驗證系統(tǒng)

芯啟源(上海)半導(dǎo)體科技有限公司致力于數(shù)字集成電路設(shè)計和驗證，提供強大的電子設(shè)計自動化工具（EDA）和核心知識產(chǎn)權(quán)（IP），屬于國內(nèi)較早進入數(shù)字硬件驗證系統(tǒng)領(lǐng)域的企業(yè)。早在2018年1月，基于FPGA架構(gòu)的仿真加速與原型驗證一體化系統(tǒng)MimicPro即開始設(shè)計及制造，聚焦于數(shù)字芯片項目中周期長、成本高的前端驗證環(huán)節(jié)。MimicPro具備了以下主要特點：?

? 融合仿真加速器調(diào)試及原型系統(tǒng)的運行性能，與主機方便的高速互聯(lián)調(diào)試通道

? 統(tǒng)一的軟件流程，無需進行多次編譯流程

? 采用背板式互聯(lián)結(jié)構(gòu)，無需人工處理線纜的拔插操作，安裝高效，運行穩(wěn)定可靠

? 獨有專利的時鐘設(shè)計架構(gòu)，較傳統(tǒng)硬仿產(chǎn)品的工作性能大幅度上升

? 全互聯(lián)的設(shè)計結(jié)構(gòu)及智能化全自動的分區(qū)軟件，有效提升工作頻率

? 獨特的硬件架構(gòu)設(shè)計，用戶邏輯可用的資源占用率大幅度上升

? 豐富多樣的調(diào)試手段及豐富協(xié)議的降速橋方案

? 體積緊湊，移動方便(以標(biāo)準(zhǔn)M32產(chǎn)品為例)

目前MimicPro系統(tǒng)已在多家集成電路頭部企業(yè)中落地商用。

五．行業(yè)未來展望

當(dāng)前，數(shù)字集成電路的發(fā)展道路，正面臨前所未有的挑戰(zhàn)和機遇，EDA工具作為其核心驅(qū)動力發(fā)揮著極為重要的角色。首先，異構(gòu)集成和Chiplet技術(shù)將成為主流，EDA工具需要提供更強大的支持，以實現(xiàn)不同功能模塊的高效集成和協(xié)同運作。其次，人工智能和機器學(xué)習(xí)將在EDA工具中得到更廣泛的應(yīng)用，從設(shè)計優(yōu)化、自動化布局布線到智能驗證，AI技術(shù)的引入將大幅提升設(shè)計效率和準(zhǔn)確性，縮短開發(fā)周期。此外，隨著光電子/量子計算、超寬禁帶半導(dǎo)體材料/碳納米管等新興技術(shù)的不斷突破，對應(yīng)的EDA工具也需要不斷創(chuàng)新，以支持這些前沿技術(shù)的實現(xiàn)。

在驗證和測試方面，EDA工具將更加注重系統(tǒng)級驗證和軟硬件協(xié)同仿真，以應(yīng)對日益復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計和更高的可靠性要求。硬件仿真器和FPGA原型驗證系統(tǒng)將進一步融合，提供更高效、更靈活的驗證解決方案。芯啟源也將在其中貢獻出自己的一份力量。

最后，EDA工具的開放性及統(tǒng)一化的技術(shù)底座將成為重要趨勢，開放平臺和標(biāo)準(zhǔn)化接口的推廣將促進不同工具之間的無縫集成和協(xié)同工作，提升整體設(shè)計流程的效率和靈活性?？傊磥淼腅DA工具將更加智能化、自動化和集成化，為數(shù)字集成電路設(shè)計提供更強大的支持，推動電子信息產(chǎn)業(yè)邁向新的高度。

Q&A環(huán)節(jié)

1、請問貴公司的產(chǎn)品有沒有和其他仿真產(chǎn)品對比過？比如在速度、編譯等方面

答：是的，我們和一些國內(nèi)外幾家產(chǎn)品作對比，在一定規(guī)模的設(shè)計下具有性能及編譯優(yōu)勢。

2、在編譯完成之后，從上線那一刻開始，完成功能驗證的話，你們的速度和帕拉丁的相比哪一個快？可以分享幾個案例嗎？

答：各有所長吧；我們的實時調(diào)試性能比帕拉丁要快，帕拉丁的優(yōu)勢在于其編譯快而且靈活，這是基于ASIC 架構(gòu)仿真器的獨特優(yōu)勢。具體的案例我們可以線下交流。

3、你們的這個部署環(huán)境是實驗室環(huán)境就可以，那對于散熱有什么特殊要求嗎？

答：我們的設(shè)備在一般實驗室環(huán)境即可部署；一般來說室溫保持在20度以下即可。

4、還有這個能夠容納的芯片的容量是多少規(guī)模？現(xiàn)在實測過的是裝多少？

答：因為我們的產(chǎn)品硬件架構(gòu)上采用了特別的設(shè)計，因此最大的資源利用率可以到70%左右，同時也需要看具體設(shè)計的種類而定。

5、剛才你提到在大設(shè)計切割的時候，你們的優(yōu)勢是自動分區(qū)，那自動分區(qū)的依據(jù)是什么？

答：沒錯，因為我們的核心技術(shù)團隊曾參與過國際知名大廠產(chǎn)品的定義和研發(fā)，因此對這方面有很深厚的積累。至于這個問題的具體答案，因為牽涉到核心機密，因此這里暫無法詳細(xì)闡述，請諒解。

6、你們應(yīng)該是外圍也需要有編譯服務(wù)器的，那這個對編譯服務(wù)器的配比要求是什么？

答: 肯定是越快、越多的編譯資源能帶來的編譯效率更高。我們有默認(rèn)推薦的服務(wù)器規(guī)格，具體請聯(lián)系我們的技術(shù)顧問。

半導(dǎo)體CAD聯(lián)盟

為響應(yīng)國家大力發(fā)展IC產(chǎn)業(yè)的號召，“半導(dǎo)體CAD聯(lián)盟”致力于提高從業(yè)人員水平，以促進EDA/CAD整體水平提高，進而促進中國IC產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展為目標(biāo)，同時通過IT/CAD人才培養(yǎng)平臺，為行業(yè)輸送優(yōu)秀技術(shù)人才。

半導(dǎo)體CAD聯(lián)盟張江論壇系列公益講座每周一次，旨在邀請各領(lǐng)域?qū)＜覍δ骋患夹g(shù)話題進行深入分享和討論，從而總結(jié)行業(yè)痛點、解決方案、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等，為廣大從業(yè)者提供優(yōu)質(zhì)的內(nèi)容平臺。話題圍繞EDA環(huán)境與工具、CAD與IT技術(shù)、信息安全、數(shù)字化與智能化等。