本文將分享 MathWorks 參與中國集成電路設計業高峰論壇暨展覽會 ICCAD-Expo的展臺展示以及發表主題演講《MATLAB 加速數字和模擬芯片設計--高效實現 HLS、UCIe 和UVM》。 在當前全球科技競爭加劇的背景下，中國集成電路設計行業迎來了前所未有的機遇與挑戰。為了更好地應對快速變化的市場需求，增強自主創新能力，并提升國際競爭力，行業內正積極尋求新的突破和發展路徑。 作為致力于“加速科學與工程”的技術先鋒，MathWorks 于 2024 年 12 月 11-12 日在上海參與了 ICCAD-Expo 展覽會。在這場匯聚了業內頂尖專家和創新者的盛會上，MathWorks 在 EDA 與 IP 設計服務（一）分會場上分享了題為《MATLA B助力數字與模擬芯片設計：高效實現 HLS、UCIe 和 UVM》的主題演講：

（一）MATLAB 是最廣泛使用的芯片系統建模工具

MATLAB 和 Simulink 是全球芯片設計工程師最青睞的系統建模工具，廣泛應用于高效且高質量的芯片研發。MATLAB 提供基于語言的簡潔建模環境，支持無時鐘限制的算法開發，而 Simulink 則提供圖形化建模平臺，支持多速率模塊、狀態機以及其他復雜的建模結構。MATLAB 代碼可以整合到 Simulink 模型中，您可以靈活地為芯片各個子系統選用最佳的建模工具。

MATLAB 豐富的白盒算法庫為芯片系統工程師和算法設計師提供了加速系統架構設計和算法開發的有力工具。無論是研究人員探索新的芯片設計可能性，還是技術支持工程師開發面向客戶的芯片應用示例，都能在 MATLAB 的算法庫中找到豐富且適用的支持資源。涵蓋的內容包括但不限于：

符合 5G/WiFi/NTN/Bluetooth 等無線通信標準的物理層算法和信道模型；

新能源汽車及儲能系統中的電池參數估計及電池管理系統（BMS）算法；

UCIe/Ethernet/DDR5/PCIe6/USB 等 SerDes 接口并生成 IBIS-AMI 模型；

車道級自動駕駛虛擬驗證環境，以及多傳感器融合及路徑規劃控制算法；

用于拍照、高清顯示和觸控等應用場景的圖像處理和 AI 算法。

通過利用這些算法庫，工程師們可以更迅速地進行原型設計和驗證，確保芯片產品既符合最新的行業標準，又能滿足特定的應用需求。

▼

（二）無縫鏈接芯片算法設計與 HDL 實現

在 MATLAB 和 Simulink 中完成算法開發后，芯片設計師們可以利用 Fixed-Point Designer 工具自動將浮點算法轉換為適合RTL實現的定點算法，從而優化芯片面積和性能。接下來，借助 HDL Coder，能夠快速地將這些算法模型生成為白盒的 Verilog 或 VHDL 代碼，確保了從算法設計到硬件實現的平滑過渡。 MATLAB 還提供了一系列專為 RTL 優化的算法模塊庫，覆蓋數字信號處理、無線通信、計算機視覺和深度學習等領域。通過調用這些預優化的模塊，用戶可以迅速構建并優化其應用，并且通過自動化代碼生成直接轉換為白盒的 HDL 代碼。

此外，MATLAB 還支持生成 C/C++、SystemC 和 IBIS-AMI 等多種語言和標準文件，適配不同的應用場景，加速芯片原型設計、實現的過程。

▼

（三）驗證左移提高芯片設計質量

隨著算力需求的不斷增長，芯片系統的復雜性也隨之增加，這使得降低設計風險成為關鍵挑戰。驗證左移作為一種有效的方法論，正逐漸受到業界的廣泛關注，旨在通過在設計早期階段引入全面的驗證措施，提高最終產品的可靠性和質量。 MATLAB 和 Simulink 不僅在其平臺內提供了豐富的測試覆蓋率分析、形式化驗證、故障注入與分析等驗證功能，還為 EDA 生態系統集成了多種驗證接口，例如：

與 HDL 仿真器的聯合仿真：自動執行驗證過程，在早期階段高效地檢測和修正差異，確保 RTL 實現的正確性；

與 FPGA 硬件的協同仿真和調試：在 FPGA 硬件中測試算法實現，提供實時性能反饋，加速迭代過程；

生成 UVM 測試框架：重用 MATLAB 和 Simulink 模型作為黃金參考模型、激勵生成器或經過驗證的測試平臺，簡化復雜的驗證環境搭建，提高測試效率。

通過將驗證過程前置并集成到設計流程中，MATLAB 和 Simulink 幫助芯片工程師們更早地識別潛在問題，減少后期修正的成本和時間，確保產品能夠更快、更可靠地推向市場。

▼ 綜上所述，MATLAB 為芯片工程師提供了一套全面的自頂向下研發工具，涵蓋了從架構設計、算法仿真、定點化、HDL 代碼生成、IBIS-AMI 模型生成、UVM 框架生成等關鍵工作流程。 MathWorks 一直堅定支持中國集成電路設計行業，致力于推動本地技術創新，助力工程師們加速將概念轉化為實際產品，從而推動整個行業的快速發展與進步。 今年，MathWorks 中國推出了加速器計劃和初創企業計劃，旨在為預算有限、資源有限、時間有限的初創客戶提供更多支持和幫助，敬請點擊前方鏈接垂詢。