如何搭建硬件仿真加速環(huán)境

SoC設(shè)計驗證趨勢

近幾十年，芯片設(shè)計復(fù)雜度的提升讓驗證成為IC設(shè)計中的技術(shù)瓶頸，而工藝節(jié)點的演進與設(shè)計和驗證能力的鴻溝也有待業(yè)內(nèi)創(chuàng)新方法學(xué)和解決方案去彌補和追趕。 當(dāng)前數(shù)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(tǒng)驗證手段，通過對模塊級邏輯的行為進行建模，芯片設(shè)計團隊可以利用仿真軟件分區(qū)塊對SoC進行驗證，以此確認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(yè)界的主流。 硬件加速仿真是將RTL導(dǎo)入到專門的硬件系統(tǒng)中進行仿真加速，通過加速器以及專門的外接設(shè)備，這個過程比仿真要快幾百甚至上千倍。因此設(shè)計團隊可以對整體SoC及系統(tǒng)進行功能驗證，快速定位SoC和系統(tǒng)設(shè)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(tǒng)上進行功能仿真。雖然FPGA原型驗證系統(tǒng)更接近真實芯片的使用環(huán)境，可以配合軟件開發(fā)者進行最后調(diào)試，但是由于FPGA的利用率不高，同時受限于FPGA架構(gòu)，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(xié)同驗證。

上述的三種驗證環(huán)境各有不同的應(yīng)用場景和特色，廠家在驗證過程應(yīng)該各取所長，利用各類工具特性在IC設(shè)計不同階段中發(fā)揮最大作用?，F(xiàn)在芯片規(guī)模越來越大，硬件和軟件的交互變得越來越復(fù)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(tǒng)廠家進入芯片領(lǐng)域，軟硬件協(xié)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(lián)合迭代的需求，快速構(gòu)建硬件加速仿真和原型驗證環(huán)境的需求也日益旺盛。

硬件和軟件協(xié)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(shè)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(huán)境，如何提高流程效率？

如何縮短每個驗證環(huán)境bring up時間，提高仿真加速硬件資源的利用率？

芯片設(shè)計人才緊缺，如何搭建硬件仿真加速環(huán)境？需要哪些團隊配合？

仿真與原型驗證上云 現(xiàn)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(yè)也選擇上云，云已是公認的趨勢。云可以為企業(yè)降低采購和維護成本，可以為企業(yè)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(yè)IT負責(zé)人進行了訪問，統(tǒng)計了企業(yè)上云的動機，調(diào)查顯示，有接近58%的IT負責(zé)人將“安全與數(shù)據(jù)保護”列為企業(yè)上云排名第一和第二的動機，其次是“數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化”，有三成負責(zé)人將“成本與IT運行性能”列為上云動機。由此可見，云服務(wù)經(jīng)過幾年的發(fā)展已經(jīng)得到了大部分企業(yè)用戶的認可，尤其是當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)攻擊復(fù)雜難防，企業(yè)的IT運維的壓力陡增，企業(yè)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(qū)動力調(diào)查，Source: Deloitte Insights EDA的設(shè)計流程復(fù)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(yè)、對算力要求較高的工具是天然適合上云的領(lǐng)域。設(shè)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(yè)縮短設(shè)計周期，提高驗證的效率。 英諾達SVS系統(tǒng)驗證平臺 英諾達EnCitius System VerificationStudio (SVS)系統(tǒng)驗證平臺是集成電路系統(tǒng)級芯片(SoC)及系統(tǒng)相關(guān)驗證的一站式全棧解決方案，通過英諾達自主研發(fā)的驗證流程和云平臺，SVS可以幫助芯片設(shè)計廠商加速驗證仿真流程、降低研發(fā)成本、提高流片良率、縮短time-to-market。 英諾達的系統(tǒng)驗證云平臺的核心集通用高性能服務(wù)器、硬件仿真加速器和原型驗證加速器的異構(gòu)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(shè)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(nèi)大部分芯片設(shè)計規(guī)模要求。此外，圍繞硬件對環(huán)境苛刻要求，云平臺采用了國內(nèi)最高機房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，以及雙路市電供電+柴油供電等多個措施，保證機房環(huán)境安全、穩(wěn)定。 此外依托系統(tǒng)驗證硬件資源，SVS系統(tǒng)驗證平臺為客戶提供從子系統(tǒng)/SoC仿真, 硬件仿真加速驗證，到大規(guī)模設(shè)計原型驗證的驗證環(huán)境搭建、切換的一站式解決方案，客戶可以根據(jù)實際需求選擇其中一個和多個產(chǎn)品。

硬件仿真器價格昂貴，機房建設(shè)周期長，維護成本高？

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

驗證需要搭建多個環(huán)境，如何提高流程效率？

英諾達SVS系統(tǒng)驗證平臺具備成熟的硬件仿真驗證流程，結(jié)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(jīng)驗還是有經(jīng)驗客戶，英諾達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，低成本嘗試先進的硬件仿真技術(shù)。

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(tǒng)一和簡化組件集成接口，實現(xiàn)不同驗證平臺組件快速集成，結(jié)合易用的集成工具和轉(zhuǎn)換腳本，提升了平臺之間組件切換的效率，減少了驗證環(huán)境構(gòu)建的時間。通過SVS工具可以生成golden的各類接口組件，實現(xiàn)硬件仿真加速環(huán)境和FPGA原型驗證環(huán)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(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？需要哪些團隊配合？

硬件仿真加速和原型驗證環(huán)境的構(gòu)建過程包括驗證策略制定，環(huán)境方案制定，RTL代碼移植，環(huán)境組件集成開發(fā)，軟硬件聯(lián)合調(diào)試等環(huán)節(jié)。涉及設(shè)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(huán)境的質(zhì)量。在驗證高峰期，軟硬件迭代的次數(shù)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(gòu)建開發(fā)環(huán)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(tǒng)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(jīng)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(shù)和一站式SoC及系統(tǒng)驗證解決方案，解答觀眾提出的相關(guān)問題；在產(chǎn)品演示環(huán)節(jié)，英諾達將演示如何使用EnCitius SVS系統(tǒng)驗證平臺幫助客戶在云端實現(xiàn)驗證加速。
責(zé)任編輯：彭菁