SoC設計驗證趨勢

近幾十年，芯片設計復雜度的提升讓驗證成為IC設計中的技術瓶頸，而工藝節點的演進與設計和驗證能力的鴻溝也有待業內創新方法學和解決方案去彌補和追趕。 當前數字芯片硅前驗證的主要手段有三個——邏輯仿真（Simulation）、硬件加速仿真（Emulation）驗證和原型驗證（Prototyping）。 邏輯仿真是傳統驗證手段，通過對模塊級邏輯的行為進行建模，芯片設計團隊可以利用仿真軟件分區塊對SoC進行驗證，以此確認芯片功能是否符合確定指標。然而單靠軟件仿真在當下的SoC設計中的局限性日益明顯，主要是因為軟件仿真在運行速度和容量方面的局限性，所以在SoC驗證階段啟用硬件加速仿真和原型驗證也漸漸成為業界的主流。 硬件加速仿真是將RTL導入到專門的硬件系統中進行仿真加速，通過加速器以及專門的外接設備，這個過程比仿真要快幾百甚至上千倍。因此設計團隊可以對整體SoC及系統進行功能驗證，快速定位SoC和系統設計中的缺陷。 原型驗證是將RTL映射到由FPGA搭建的原型驗證系統上進行功能仿真。雖然FPGA原型驗證系統更接近真實芯片的使用環境，可以配合軟件開發者進行最后調試，但是由于FPGA的利用率不高，同時受限于FPGA架構，原型驗證平臺的查錯和錯誤定位功能比不上硬件加速器，所以原型證往往是在RTL比較成熟之后進行軟硬件的協同驗證。

上述的三種驗證環境各有不同的應用場景和特色，廠家在驗證過程應該各取所長，利用各類工具特性在IC設計不同階段中發揮最大作用。現在芯片規模越來越大，硬件和軟件的交互變得越來越復雜，單一的硬件或軟件驗證方法已難以滿足要求。隨著更多的系統廠家進入芯片領域，軟硬件協同仿真在驗證活動中的占比越來越大，軟件團隊的介入點更加提前。在這一階段RTL code和軟件聯合迭代的需求，快速構建硬件加速仿真和原型驗證環境的需求也日益旺盛。

硬件和軟件協同驗證已成為新趨勢，但也帶來了新的問題：

硬件仿真器價格昂貴，機房建設周期長，維護成本高；

驗證需要搭建軟件、硬件加速及FPGA原型驗證等多個環境，如何提高流程效率？

如何縮短每個驗證環境bring up時間，提高仿真加速硬件資源的利用率？

芯片設計人才緊缺，如何搭建硬件仿真加速環境？需要哪些團隊配合？

仿真與原型驗證上云 現代社會云無處不在，它早已滲入我們生活的每個角落。越來越多的企業也選擇上云，云已是公認的趨勢。云可以為企業降低采購和維護成本，可以為企業帶來更多計算資源，甚至是遠程及靈活性。2020年，德勤對500位企業IT負責人進行了訪問，統計了企業上云的動機，調查顯示，有接近58%的IT負責人將“安全與數據保護”列為企業上云排名第一和第二的動機，其次是“數據的現代化”，有三成負責人將“成本與IT運行性能”列為上云動機。由此可見，云服務經過幾年的發展已經得到了大部分企業用戶的認可，尤其是當下網絡攻擊復雜難防，企業的IT運維的壓力陡增，企業也希望將這部分工作移交給云平臺或第三方來維護。 上云遷移的驅動力調查，Source: Deloitte Insights EDA的設計流程復雜，其中每一個步驟都需要特殊工具完成。像硬件仿真/原型驗證這種需要批量作業、對算力要求較高的工具是天然適合上云的領域。設計團隊可以按需、按時使用，那么就能幫助到這些團隊以很小的成本使用硬件仿真資源，幫助企業縮短設計周期，提高驗證的效率。 英諾達SVS系統驗證平臺 英諾達EnCitius System VerificationStudio (SVS)系統驗證平臺是集成電路系統級芯片(SoC)及系統相關驗證的一站式全棧解決方案，通過英諾達自主研發的驗證流程和云平臺，SVS可以幫助芯片設計廠商加速驗證仿真流程、降低研發成本、提高流片良率、縮短time-to-market。 英諾達的系統驗證云平臺的核心集通用高性能服務器、硬件仿真加速器和原型驗證加速器的異構算力中心。云平臺整體算力充足，單就硬件仿真加速器而言，單個設計容量支持從3200萬門到23億門，整體硬件仿真加速器容量達46億門，可以滿足國內大部分芯片設計規模要求。此外，圍繞硬件對環境苛刻要求，云平臺采用了國內最高機房建設標準，以及雙路市電供電+柴油供電等多個措施，保證機房環境安全、穩定。 此外依托系統驗證硬件資源，SVS系統驗證平臺為客戶提供從子系統/SoC仿真, 硬件仿真加速驗證，到大規模設計原型驗證的驗證環境搭建、切換的一站式解決方案，客戶可以根據實際需求選擇其中一個和多個產品。

硬件仿真器價格昂貴，機房建設周期長，維護成本高？

英諾達提供硬件仿真所需的所有基礎設施及配件，芯片公司無需承擔前期的建設成本，亦無運維的后顧之憂，更加聚焦于芯片的開發工作中。直接減少了前期構建基礎設施和后期運維的時間，進一步縮短芯片整體開發周期。英諾達的AE和IT技術團隊可為客戶提供支持服務，包括幫助客戶搭建驗證環境，配置輔助設備，維持數據中心的高效運轉，維護機房及設備等。

驗證需要搭建多個環境，如何提高流程效率？

英諾達SVS系統驗證平臺具備成熟的硬件仿真驗證流程，結合硬件云平臺給予客戶硬件仿真全流程的賦能，無論是零經驗還是有經驗客戶，英諾達都可以提供完善的流程指導和解決方案，芯片公司可以快速上手，低成本嘗試先進的硬件仿真技術。

如何縮短bring up時間，提高仿真加速硬件資源的利用率？

SVS平臺通過統一和簡化組件集成接口，實現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，提升了平臺之間組件切換的效率，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，實現硬件仿真加速環境和FPGA原型驗證環境的快速移植，可以有效縮短bring up的時間，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。

如何搭建硬件仿真加速環境？需要哪些團隊配合？

硬件仿真加速和原型驗證環境的構建過程包括驗證策略制定，環境方案制定，RTL代碼移植，環境組件集成開發，軟硬件聯合調試等環節。涉及設計、驗證、軟件、測試多團隊之間配合，需要建立一個高效的流程來保證驗證環境的質量。在驗證高峰期，軟硬件迭代的次數會很多，快速的版本迭代對驗證效率的提升幫助很大，SVS可以快速從零開始構建開發環境，并高效進行database的迭代和管理。 驗證過程中遇到難題和瓶頸遠不止于此，英諾達SVS系統驗證平臺自上線以來，已幫助多名用戶解決了驗證難題，提高了驗證效率和流片良率，英諾達亦希望通過線上交流等方式將此經驗分享給更多有需求的客戶。 5月30日1030鎖定直播間，英諾達將為大家分享最新的硬件加速技術和一站式SoC及系統驗證解決方案，解答觀眾提出的相關問題；在產品演示環節，英諾達將演示如何使用EnCitius SVS系統驗證平臺幫助客戶在云端實現驗證加速。
責任編輯：彭菁