如何搭建硬件仿真加速环境

 

SoC设计验证趋势

近几十年，芯片设计复杂度的提升让验证成为IC设计中的技术瓶颈，而工艺节点的演进与设计和验证能力的鸿沟也有待业内创新方法学和解决方案去弥补和追赶。 当前数字芯片硅前验证的主要手段有三个——逻辑仿真（Simulation）、硬件加速仿真（Emulation）验证和原型验证（Prototyping）。 逻辑仿真是传统验证手段，通过对模块级逻辑的行为进行建模，芯片设计团队可以利用仿真软件分区块对SoC进行验证，以此确认芯片功能是否符合确定指标。然而单靠软件仿真在当下的SoC设计中的局限性日益明显，主要是因为软件仿真在运行速度和容量方面的局限性，所以在SoC验证阶段启用硬件加速仿真和原型验证也渐渐成为业界的主流。 硬件加速仿真是将RTL导入到专门的硬件系统中进行仿真加速，通过加速器以及专门的外接设备，这个过程比仿真要快几百甚至上千倍。因此设计团队可以对整体SoC及系统进行功能验证，快速定位SoC和系统设计中的缺陷。 原型验证是将RTL映射到由FPGA搭建的原型验证系统上进行功能仿真。虽然FPGA原型验证系统更接近真实芯片的使用环境，可以配合软件开发者进行最后调试，但是由于FPGA的利用率不高，同时受限于FPGA架构，原型验证平台的查错和错误定位功能比不上硬件加速器，所以原型证往往是在RTL比较成熟之后进行软硬件的协同验证。

上述的三种验证环境各有不同的应用场景和特色，厂家在验证过程应该各取所长，利用各类工具特性在IC设计不同阶段中发挥最大作用。现在芯片规模越来越大，硬件和软件的交互变得越来越复杂，单一的硬件或软件验证方法已难以满足要求。随着更多的系统厂家进入芯片领域，软硬件协同仿真在验证活动中的占比越来越大，软件团队的介入点更加提前。在这一阶段RTL code和软件联合迭代的需求，快速构建硬件加速仿真和原型验证环境的需求也日益旺盛。

硬件和软件协同验证已成为新趋势，但也带来了新的问题：

硬件仿真器价格昂贵，机房建设周期长，维护成本高；

验证需要搭建软件、硬件加速及FPGA原型验证等多个环境，如何提高流程效率？

如何缩短每个验证环境bring up时间，提高仿真加速硬件资源的利用率？

芯片设计人才紧缺，如何搭建硬件仿真加速环境？需要哪些团队配合？

 

仿真与原型验证上云 现代社会云无处不在，它早已渗入我们生活的每个角落。越来越多的企业也选择上云，云已是公认的趋势。云可以为企业降低采购和维护成本，可以为企业带来更多计算资源，甚至是远程及灵活性。2020年，德勤对500位企业IT负责人进行了访问，统计了企业上云的动机，调查显示，有接近58%的IT负责人将“安全与数据保护”列为企业上云排名第一和第二的动机，其次是“数据的现代化”，有三成负责人将“成本与IT运行性能”列为上云动机。由此可见，云服务经过几年的发展已经得到了大部分企业用户的认可，尤其是当下网络攻击复杂难防，企业的IT运维的压力陡增，企业也希望将这部分工作移交给云平台或第三方来维护。 上云迁移的驱动力调查，Source: Deloitte Insights EDA的设计流程复杂，其中每一个步骤都需要特殊工具完成。像硬件仿真/原型验证这种需要批量作业、对算力要求较高的工具是天然适合上云的领域。设计团队可以按需、按时使用，那么就能帮助到这些团队以很小的成本使用硬件仿真资源，帮助企业缩短设计周期，提高验证的效率。 英诺达SVS系统验证平台 英诺达EnCitius System VerificationStudio (SVS)系统验证平台是集成电路系统级芯片(SoC)及系统相关验证的一站式全栈解决方案，通过英诺达自主研发的验证流程和云平台，SVS可以帮助芯片设计厂商加速验证仿真流程、降低研发成本、提高流片良率、缩短time-to-market。 英诺达的系统验证云平台的核心集通用高性能服务器、硬件仿真加速器和原型验证加速器的异构算力中心。云平台整体算力充足，单就硬件仿真加速器而言，单个设计容量支持从3200万门到23亿门，整体硬件仿真加速器容量达46亿门，可以满足国内大部分芯片设计规模要求。此外，围绕硬件对环境苛刻要求，云平台采用了国内最高机房建设标准，以及双路市电供电+柴油供电等多个措施，保证机房环境安全、稳定。  此外依托系统验证硬件资源，SVS系统验证平台为客户提供从子系统/SoC仿真, 硬件仿真加速验证，到大规模设计原型验证的验证环境搭建、切换的一站式解决方案，客户可以根据实际需求选择其中一个和多个产品。

硬件仿真器价格昂贵，机房建设周期长，维护成本高？

英诺达提供硬件仿真所需的所有基础设施及配件，芯片公司无需承担前期的建设成本，亦无运维的后顾之忧，更加聚焦于芯片的开发工作中。直接减少了前期构建基础设施和后期运维的时间，进一步缩短芯片整体开发周期。英诺达的AE和IT技术团队可为客户提供支持服务，包括帮助客户搭建验证环境，配置辅助设备，维持数据中心的高效运转，维护机房及设备等。

验证需要搭建多个环境，如何提高流程效率？

英诺达SVS系统验证平台具备成熟的硬件仿真验证流程，结合硬件云平台给予客户硬件仿真全流程的赋能，无论是零经验还是有经验客户，英诺达都可以提供完善的流程指导和解决方案，芯片公司可以快速上手，低成本尝试先进的硬件仿真技术。

如何缩短bring up时间，提高仿真加速硬件资源的利用率？

SVS平台通过统一和简化组件集成接口，实现不同验证平台组件快速集成，结合易用的集成工具和转换脚本，提升了平台之间组件切换的效率，减少了验证环境构建的时间。通过SVS工具可以生成golden的各类接口组件，实现硬件仿真加速环境和FPGA原型验证环境的快速移植，可以有效缩短bring up的时间，将宝贵的验证人力资源投入到验证执行阶段而非环境搭建及调试阶段。

如何搭建硬件仿真加速环境？需要哪些团队配合？

硬件仿真加速和原型验证环境的构建过程包括验证策略制定，环境方案制定，RTL代码移植，环境组件集成开发，软硬件联合调试等环节。涉及设计、验证、软件、测试多团队之间配合，需要建立一个高效的流程来保证验证环境的质量。在验证高峰期，软硬件迭代的次数会很多，快速的版本迭代对验证效率的提升帮助很大，SVS可以快速从零开始构建开发环境，并高效进行database的迭代和管理。 验证过程中遇到难题和瓶颈远不止于此，英诺达SVS系统验证平台自上线以来，已帮助多名用户解决了验证难题，提高了验证效率和流片良率，英诺达亦希望通过线上交流等方式将此经验分享给更多有需求的客户。 5月30日1030锁定直播间，英诺达将为大家分享最新的硬件加速技术和一站式SoC及系统验证解决方案，解答观众提出的相关问题；在产品演示环节，英诺达将演示如何使用EnCitius SVS系统验证平台帮助客户在云端实现验证加速。
        责任编辑：彭菁