隨著芯片規模和系統代碼越來越復雜龐大，產品的上市時間不斷面臨挑戰。這導致原本應在硅后進行的工作不得不在硅前就要開始，也就是設計策略的“左移”。尤其在最近幾年，隨著亞馬遜、蘋果、騰訊、阿里等系統廠商放棄通用芯片，轉而開始制造符合自己系統需求的芯片，盡早對系統進行驗證的需求也越來越高。

當系統驗證 “左移”到RTL設計階段，設計團隊利用硬件仿真加速（以下統稱Emulation）和FPGA原型驗證（以下統稱FPGA）可以提前進行系統驗證。雖然同為驗證，這兩種驗證方法在原理上還是有一些差異，但使用起來彼此互補，增加了整個驗證流程的完備性。本文將主要介紹二者各自的優勢和局限性，以及設計團隊應如何充分利用Emulation和FPGA，發揮其協同效應。

Emulation和FPGA的優勢和局限

不同于FPGA，硬件加速器的容量是非常大的?，可以做大規模芯片的驗證。以Palladium為例，它的最小粒度是等價的四百萬邏輯門，而最大的容量可達到上百億門。同時，它的查錯定位能力較強，類似Simulation的形式，所有的信號、邏輯層級都是可見的，查錯定位過程中支持關聯一些其它工具做聯合debug，它抓的波形長度也是百萬cycle級的。

然而，Emulation也有其局限性，比如其運行速度依然無法跟原型驗證相比，另外還有其高昂的硬件和維護費用。 威爾遜研究小組的調查發現從2012到2020年，在所有ASIC芯片流片失敗的案例中，近一半原因是邏輯和功能性的缺陷。

相比工程師依靠軟件模擬來驗證其硬件設計是否正確，在FPGA真實環境上運行是確保其功能正確的可靠方法。

同時，FPGA也是系統驗證（systemvalidation）和軟件調試的必用工具，其運行速度比硬件仿真加速器快，而且硬件價格也遠遠低于市面上主流的加速器，但FPGA也有其明顯的局限性，在復雜芯片設計中，不可替代其他驗證手段而單獨使用。

首先，單片FPGA的容量較小，即便使用最新型號，可容納的邏輯門規模大概是幾千萬門左右。如果芯片設計非常大，就需要多片FPGA互聯，然而這樣會涉及到分割即partition。有一些原型驗證的產品是可以支持自動化的partition，但是很多時候還是需要人工去做partition，這個過程雖然可以提高性能和布局布線成功率，但是非常耗時。

其次，原型驗證的查錯定位能力是比較弱的，在FPGA上做全面的查錯定位需要預埋信號，預埋的信號有限且每次修改需要重新布局布線，整個過程迭代時間是非常長的。

在實際驗證執行過程中，這兩種驗證方式互為補充。FPGA速度快，可能達到幾兆或者幾十兆的速度，更適合于RTL比較成熟之后，做系統驗證和軟硬件協同驗證。

硬件仿真加速器容量大，可以做大規模芯片的仿真，而且由于其查錯定位能力強，適用于早期代碼還不是特別穩定的時候，可以做快速迭代，迭代速度甚至可以做到一天迭代兩三次，這樣就可以更早開展軟硬件協同驗證。

強強聯合，優勢互補

? Emulation和FPGA目前已經成為主流驗證方式，然而，在驗證人員和驗證經驗不足的情況下，廠家依然會面臨如何選型？是自己開發FPGA board，還是用商用平臺？驗證團隊如何搭建等問題。針對這些疑問，英諾達推出的EnCitiusSVS系統驗證平臺可以幫助客戶克服挑戰，推進項目進度。

SVS系統驗證平臺是SoC及系統相關驗證的集成式全棧解決方案，該云平臺采用業界領先的通用高性能服務器、硬件仿真加速器和原型驗證平臺，通過英諾達自主研發的驗證流程和專業的設計驗證服務團隊，可以為客戶提供全流程搭建，加速仿真驗證效率，提高硬件利用率。對于從未接觸過硬件仿真加速或者原型驗證平臺的客戶，英諾達還可以提供從早期驗證策略制定，到整個環境構建方案的一站式服務，客戶只需要專注于電路和代碼設計。

SVS平臺一次集成即可快速切換

基于重用性實現的快速移植

重用性（reuse）是驗證中提到的高頻詞，可以大大增加驗證的效率，節省人力資源。工程師們希望環境開發出來以后可以在Simulation、Emulation和FPGA平臺上做快速移植。SVS平臺在這方面做了自動化處理，提高了環境的重用性，比如在Emulation和FPGA的切換過程中，通過SVS平臺只做一次開發的組件集成，編譯過程中可以通過簡單的option切換Emulation或FPGA的代碼，客戶可以在兩個平臺上進行快速切換。同時，英諾達在編譯腳本上也增加了重用性，生成的編輯腳本的目錄結構、編譯命令都是高度統一的。舉例來說，從Emulation移植到FPGA的時候，客戶只需要做很小的改動，就可以拿去編譯了。

充分利用資源，發揮綜合優勢 SVS平臺綜合了仿真加速和原型驗證的優勢，通過快速移植，可以提高硬件的利用效率，從而提高整個工程師團隊的效率。舉例來說，為了充分利用Emulation的查錯定位能力，SVS可以把FPGA的環境移植到Emulation上，問題可以很快復現出來，然后利用Emulation的信號全可見去查錯定位。

SVS平臺縮短環境調試時間

擴充驗證的組件和解決方案

此外，SVS平臺通過統一和簡化組件集成接口，實現了不同驗證平臺組件快速集成，結合易用的集成工具和轉換腳本，快速完成組件集成，減少了驗證環境構建的時間。通過SVS工具可以生成golden的各類接口組件，實現Emulation環境和FPGA環境的快速搭建，可以有效縮短bring up的時間。SVS做了很多自動化處理，客戶使用過程中不需要擔心底層具體的環境實現。?

而對于使用平臺前的一些操作，比如不可綜合模型的替換，環境組件的集成和porting等，這些客戶可以自己做，也可以交由英諾達做相關設計服務。另外，英諾達也會給客戶提供SVS平臺完整的培訓，包括如何做網絡接入、如何加載、編譯、查錯定位等等。

當前芯片規模越來越大，周期越來越緊，SVS平臺旨在提供完整可靠的解決方案，提高客戶的效率，將寶貴的驗證人力資源投入到驗證執行階段而非環境搭建及調試階段。

審核編輯：劉清