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EDA驗證——FPGA是關鍵

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zxopenljx 發表于 2020-8-14 14:59:10 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
EDA (Electronics Design Automation)是電子產業最上游、最高端的產業,驅動芯片設計、制造、終端應用。從另一個角度看,下游的任何創新,都離不不開EDA 軟件的創新支持。而EDA的核心在于設計過程中的驗證,而FPGA又是EDA驗證中的硬件核心。
  
無處不在的驗證根據應用場景的不同,EDA工具的使用主要分為設計、驗證、制造等幾大類。以物理實現為分界,芯片設計可以劃分為前端(邏輯設計)與后端(物理設計),而設計本身帶來的風險需要驗證,因此產生大量的驗證流程和工作,更涉及多方共同協作。換而言之,驗證是芯片開發流程上最不能忽視的一環。

芯片驗證流程一般包括需求定義、功能實現、功能驗證、邏輯綜合以及物理實現。這些驗證過程貫穿芯片設計的始終,驗證環節能夠為芯片設計帶來諸多好處,例如縮短芯片設計時間,降低芯片設計成本等等。具體來看:芯片設計的復雜度,隨著設計與工藝技術的不斷發展,集成電路設計的規模越來越大,復雜度越來越高。

芯片成本:最新數據顯示,先進工藝的芯片設計環節成本及其高昂,從千萬美金級到億美金不等,由于設計缺陷或者工藝缺陷很容易造成芯片變成所謂的“廢片”,而如果要重新投片不僅需要高昂的資金成本,更會將芯片上市時間延后至少半年,這些風險對于商業公司來說都是不可接受的。因此,在芯片流片之前通過驗證活動發現所有的設計缺陷和錯誤顯得愈發重要。安全性:隨著芯片使用場景延伸至AI、云計算、智能汽車、5G等領域,由于其場景無一不是依托于芯片運行,芯片的安全性、可靠性前所未有的重要。

軟硬件協同驗證:在早期軟件和硬件并不相融的階段,軟件與硬件的開發及其驗證均為獨立進行,遵循先有芯片設計制造再到上層軟件開發的工作流程。如今隨著AI、智能汽車等領域快速發展,帶來專用芯片和適應行業需求的全新架構需求,芯片本身即是一個軟硬件結合的復雜系統,開發者從需求定義的階段即明確需要軟硬件協同開發,才能得到期望的功能和性能。
低功耗設計:低功耗一直是便攜式電子電氣設備的關鍵要求。近年來,這一要求已擴大到許多種類的終端產品,無論是自動駕駛的大規模芯片設計或是精巧的物聯網芯片設計,低功耗都是開發者關注的重要指標之一。

  

驗證工具發展史

1. 硬件仿真
1980年代,所有早期的硬件仿真器都是由大量商用FPGA構建而成的,這些FPGA通常成千上萬,并大量安裝在大型板上被裝在大機柜中,并通過復雜的FPGA背板互連,通過大量電纜插入目標系統來實現對仿真器的輸入/輸出,這種部署方案被稱為ICE(In-circuit-emulation),這一方式繁瑣不可靠,且相當耗時,業界因此發明了仿真時間(TTE)一詞,以表達并衡量將設計輸入到編譯器與仿真器后所花費的部署時間;導致其無法被推廣的原因還有高擁有成本,以及由于設備可靠性不佳,需要一批經驗豐富的應用工程師來支持其部署。

發展到當下,通過基于定制ASIC的新體系結構,硬件仿真器得到了顯著改善,支持軟件改進,支持Verilog和VDHL語言,并設計了新的部署模式,客戶群擴展到了處理器和圖形的市場之外,在多機箱配置下總容量能擴展到10億門。

2. 虛擬原型
早期開發者想驗證其設計,只有等待極其漫長的模擬結果,或是等待流片成果,而一旦結果不如預期,不管是再次模擬或是二次流片,都將產生極高的成本。因此,當Xilinx和Altera推出可重新編程門陣列(FPGA)時,開發者通過用FPGA板拼湊出有效的流程來對設計進行驗證,這一比流片便宜、比仿真要快的方式成為開發者選擇的第三種方式。
但自行組裝意味著需要對設計進行分區,而FPGA上有更多的信號在各個分區之間傳輸,需要對引腳進行多路復用,門的數量呈平方增長,而引腳的數量呈線性增長,這意味著每個引腳有數千個門,這一方法要求工程師具備大量設計及FPGA的知識,以及對FPGA工具流程的熟悉。
  
我國的FPGA技術處于發展階段,且有些上市公司已經具備一定的技術突破。
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zhangyukun 發表于 2020-8-15 09:19:31 | 只看該作者
EDA驗證——FPGA是關鍵
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hellokity 發表于 2020-8-15 09:29:19 | 只看該作者
EDA驗證——FPGA是關鍵
4#
 樓主| zxopenljx 發表于 6 天前 | 只看該作者
EDA驗證——FPGA是關鍵
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