国产EDA的又一创新，IC前端数字验证的融合之路

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）随着芯片的规模和复杂度越来越高，对芯片的验证要求随之增加。芯片验证工作已经占用了整个开发流程的70%时间和资源，成为实际上的瓶颈。如何更有效地完成芯片所有功能的验证成为最大的挑战。面对当前数字芯片验证面临的问题，国产EDA也在发力，并提出了新的思路。
 
作为本土EDA厂商芯华章在业界最早提出敏捷验证的概念和EDA2.0战略。前不久，芯华章正式推出HuaPro验证系统的第二代产品—HuaPro P2E双模硬件验证系统。加上之前发布的5个产品和一个平台，进一步完善数字芯片前端验证的全流程布局。
 

原型验证与硬件仿真的融合

 
此前芯华章就推出了HuaPro验证系统第一代产品，此次发布的HuaPro P2E双模硬件验证系统全面改进EDA验证流程中的硬件仿真环节，弥补硬件仿真与原型验证之间的割裂，缩短芯片验证周期。
 
芯华章科技首席技术官傅勇表示，目前整个验证里有三个主要的核心产品，包括逻辑仿真、硬件仿真、原型验证。传统上需求使用不同的工具完成不同的验证目标。我们认为使用统一的数据库和调试分析，在流程流转时将极大地提升验证效率，或者说实现敏捷验证。
 
这款双模产品，解决了原型验证与硬件仿真的融合难题，帮助开发团队突破了传统软硬件验证工具的割裂限制问题。傅勇介绍，这个产品的研发从前期论证、整体构架，是芯华章接近200多位优秀的工程师，花费两年的大力投入所研发出来的。希望会是今后十年划时代的产品。
 
芯华章科技首席市场战略官谢仲辉在接受采访时表示，芯华章正逐步从0到1，慢慢地为我们最终的目标努力。我们的发展思路不仅仅是me too，因为我们是后来者，所以我们更一定要站在更高的技术起点，做有差异化的产品。在实现下一代EDA 2.0之前，我们必须在目前主流的方法学上做差异化，来满足市场落地的要求。透过这款产品的发布，现在我们已经基本满足了全流程的数字系统验证产品的国产替代需要，甚至提供了额外的创新价值。
 

HuaPro P2E双模硬件验证系统有哪些特点？

 
硬件仿真以系统级调试为主要目的，是传统逻辑仿真的1000X，可以快速优化稳定芯片设计，而原型验证则是在芯片设计方案基本稳定后，以软硬件集成验证和软件开发服务为目的。HuaPro P2E双模硬件验证系统将硬件仿真与原型验证做了很好的融合。
 
芯华章科技硬件验证平台部研发副总裁陈兰兵解析，HuaPro P2E在上一代P1系统的基础上，性能全面提升。目前它的单机容量是P1的3.2倍，高达1.6亿门容量，并支持多机到多机柜的级联，有效支持上百颗FPGA的超大型硬件验证系统；同时配备大容量64GB DDR4内存用于调试和仿真，单端IO性能进一步提升至1.6Gbps的领先水平。基于芯华章自研的HPE Compiler，支持一键式实现流程，缩短验证周期30%-50%，运行性能提高40%。
桦捷HuaPro P2E是基于统一的软件平台和统一硬件平台，从而实现有效的创新双模工作形式，硬件仿真模式下支持高达7千多个全信号互连，全信号不限深度的调试，以及各种虚拟验证方案。在原型验证模式下，通过一键式原型验证流程可以大大缩短验证时间，在超大规模SOC设计可以实现高达10MHz的仿真速率，以满足软件开发调试需求，同时还有丰富的接口解决方案。
 
这种创新的双模工作方式最重要的是，可以在综合、编译、验证方案构建、用户脚本、调试等阶段，能最大程度的复用技术模块和中间结果，并使用统一用户界面，从而实现原型验证和硬件仿真丝滑的无缝集成，实现了一机两用，在节约用户成本的同时，还能大大提高验证效率。
 
真正的原型验证产品应该是一种由专业EDA软件和硬件平台紧密结合的系统产品。特别是复杂和大规模的SoC和Chiplet设计，更需要配套齐全的专业EDA软件，经过一系列综合编译调试步骤，才能完全满足超大系统的原型验证需求。在整个原型验证里面，芯华章P2E提供了自研的智能HPE Compiler，支持用户一键实现FPGA原型验证，包括vSyn、vCom和vDbg三大模块，也是目前国内率先发布的全套独立自主开发的硬件验证EDA解决方案。
 
他进一步分析，硬件仿真使用模式的核心价值在于调试。硬件仿真模式下，P2E的软硬件架构支持全信号的读写和波形抓取功能, 这也是硬件仿真最重要的功能点；而可编程的动态触发器也给自动化调试带来了强大的手段。
 
基于全信号访问的架构和动态触发功能，用户可以在调试中使用基于DDR的物理探针或流式探针，抓取信号数据；其PCIE接口，低延时高带宽，既可以满足大量数据下载，还可以满足虚拟软硬件仿真需求。还可以使用方便的后门读写功能实时修改数据，全系统save、restore功能可以大大减少调试中的重复性工作。
 
正是这些丰富的调试能力，加上不限数量的自动时钟生成，以及可支持高达数十亿门设计容量，使HuaPro P2E原型验证件与硬件仿真双模工作模式成为可能。
 
P2E作为芯华章智V验证平台的一部分，同样支持芯华章创新的XEDB数据文件，XEDB带来了高达8倍的压缩率，读写速度快至4倍，通过智V验证平台，P2E可以与芯华章的调试工具深度集成。
 
Fusion Debug采用了分布式、多线程架构，由创新的设计推理引擎和高性能分析引擎提供动力，可轻松进行信号连接跟踪和故障分析。同时它提供了实用的图形界面以及丰富的调试功能。Fusion Debug调试工具和P2E硬件验证系统的深度结合，让P2E如虎添翼，给系统级芯片设计验证的客户提供了强大的整体方案。
 
 

创新的敏捷验证理念

 
芯华章率先在EDA行业提出敏捷验证这个词，也在用产品践行这一理念。对于提出敏捷验证的原因，傅勇认为目前70%的设计验证时间都花费在RTL验证上，这是我们首先需要解决的市场痛点。在IP验证后进行系统级验证时如何把后道验证环节工作提前是一个重点。敏捷验证包括快速迭代、提早进行系统级验证、统一的数据和调试手段三个非常重要的核心要素。芯华章目前沿着这三个方向推进，同时也希望更多IC公司、系统公司共同开放思想、通力合作，推进推进敏捷验证的实现。
 
他分析，在芯片开发周期的所有阶段——包括架构、模块设计、综合、系统集成、软件开发和物理设计阶段，都会引入错误，而且很多错误是无法在当前阶段完全发现和解决的。这个背景也非常符合敏捷理念所面对的问题：用更快更完善的迭代流程，让设计和验证更“敏捷”地进入下一阶段，才能更早发现每个模块在后期阶段才能暴露出的潜在问题。
 
这可以有效降低对验证工程师的综合性要求，并减轻验证中的开发工作量，复用更多现有的软件生态，并在逻辑无关的底层实现级更多使用形式化验证、验证IP复用等方法自动验证。同时，未来chiplet多芯粒芯片的发展目标，也会逐步降低对电路实现层验证的需求，而逐渐加大对系统软件层面功能和性能验证的比重。 
 
谢仲辉也表示敏捷验证是工程解决的方法学，要解决他怎样落地的问题。比如透过芯华章的场景验证工具，产生统一的测试用例；我们的形式验证工具，能借用数学方法更好更快的迭代；我们用更高速的逻辑仿真器，能更早的把场景导入，甚至我们双模的原型系统更早地把大规模验证的原型系统导入，这已经是我们走向敏捷验证，甚至走向EDA 2.0的做法。
 
芯华章也在积极地做很多前沿领域的研究。解决一些关键路径问题，比如新的方法学，新的算法，用新的异构底层计算算力来赋能EDA、 AI模型、数据保护等等。
 
 
小结：
 
可以说芯华章是国内领先的专注数字验证领域的EDA公司，随着产品的完善、平台的壮大以及差异化的优势，无论在技术实力还是市场认可度方面，芯华章的步伐都更加稳健。然而在谢仲辉看来，国产EDA的发展依然不能单打独斗。他说，芯华章的EDA 2.0里面提出建立开放的标准，通过平台化加强合作。打造开放接口，引入其他EDA验证工具，汇集IC企业、合作伙伴、客户等形成生态共生，才能真正壮大国产EDA平台。