近日，芯啟源EDA資深產品專家楊一峰受半導體CAD聯盟邀請，在其張江論壇公益講座上，為線上線下數十位會員分享了有關數字前端硬件驗證的話題，現場交流氛圍十分活躍。

講座主題為《仿真加速器和原型驗證系統在數字驗證流程中的平衡化》，現將具體內容與諸位共享：

一．集成電路芯片發展的幾大趨勢、挑戰及總體制造流程

隨著摩爾定律的趨于“終結化”，集成電路芯片的發展趨勢也日益明顯：主要特性包括“超大規模、高集成度、多異構核心、存算一體、注重安全性、AI機器學習、多芯粒多維立體封裝”等前沿技術的總體融合；由此也給相關的EDA設計軟件及制造、測試設備帶來了新的機遇及挑戰。

性能、功耗、穩定性等多種驗證需求也對相關的工具及測試方法提出了更高的要求。從整體流程上看，復雜大芯片從市場需求分析到上市，歷經十幾個大的環節，需要解決大量的實際問題；因此，自動化、智能化的EDA工具對于眾多芯片廠商而言不可或缺。只有在非常有限的開發驗證周期內完成相關的工作，才能夠在激烈化的市場環境中，為產品贏得寶貴的上市窗口。

二．以FPGA為基礎的驗證產品種類介紹

目前市面上以FPGA為基礎的驗證產品總體可分為FPGA開發板、桌面級的原型驗證系統和企業級原型系統；當然，也包括大型的硬件仿真器（下一節作介紹）。

不同形式的產品在其硬件結構、軟件支持、應用場景、調試方法等方面均有著不同的特點。因此挑選出適合項目的硬件產品顯得尤為重要。

三．硬件仿真器的分類及各種數字電路驗證方法的優缺點

從物理形態上看，傳統的硬件仿真器存在著“三大”特性：即“大機柜、大電路板、大芯片數量”。從硬件架構上看，可分為ASIC處理器和FPGA為構造的兩大主流架構。基于其昂貴的造價，其設計目的是對大型數字芯片的設計進行較高效率的功能性驗證。同純軟件仿真產品相比，它的運行速率大幅度提升；同原型驗證產品比，它的調試手段豐富很多，但性能較慢；在外圍擴展性上不夠方便。

下圖中，列出了常見的驗證工具的一些特性點比較（供參考）：

由此圖展示，我們嘗試找出一款各項指標都處于縱坐標軸上半區域的產品，但的確很難做到；因此而得到的結論是：每個產品都各具優缺點，目前來看，還不存在能夠完全取代其他產品的情況。

由此，數字IC的開發驗證人員普遍對現有的產品生態存在一些不滿意的地方。一方面，需要對功能、性能、功耗、穩定性等諸多IC的產品特性進行驗證；另一方面，用戶往往需要購置至少軟仿、硬仿和原型系統等多類驗證工具，在成本上產生很大開銷。此外，代碼在不同平臺間的傳輸所產生的時間損耗、不同版本間的維護人力成本等，也是不可忽視的因素。

四．仿真加速器和原型驗證系統的有機結合 - 芯啟源MimicPro一體化硬件驗證系統

芯啟源(上海)半導體科技有限公司致力于數字集成電路設計和驗證，提供強大的電子設計自動化工具（EDA）和核心知識產權（IP），屬于國內較早進入數字硬件驗證系統領域的企業。早在2018年1月，基于FPGA架構的仿真加速與原型驗證一體化系統MimicPro即開始設計及制造，聚焦于數字芯片項目中周期長、成本高的前端驗證環節。MimicPro具備了以下主要特點：?

? 融合仿真加速器調試及原型系統的運行性能，與主機方便的高速互聯調試通道

? 統一的軟件流程，無需進行多次編譯流程

? 采用背板式互聯結構，無需人工處理線纜的拔插操作，安裝高效，運行穩定可靠

? 獨有專利的時鐘設計架構，較傳統硬仿產品的工作性能大幅度上升

? 全互聯的設計結構及智能化全自動的分區軟件，有效提升工作頻率

? 獨特的硬件架構設計，用戶邏輯可用的資源占用率大幅度上升

? 豐富多樣的調試手段及豐富協議的降速橋方案

? 體積緊湊，移動方便(以標準M32產品為例)

目前MimicPro系統已在多家集成電路頭部企業中落地商用。

五．行業未來展望

當前，數字集成電路的發展道路，正面臨前所未有的挑戰和機遇，EDA工具作為其核心驅動力發揮著極為重要的角色。首先，異構集成和Chiplet技術將成為主流，EDA工具需要提供更強大的支持，以實現不同功能模塊的高效集成和協同運作。其次，人工智能和機器學習將在EDA工具中得到更廣泛的應用，從設計優化、自動化布局布線到智能驗證，AI技術的引入將大幅提升設計效率和準確性，縮短開發周期。此外，隨著光電子/量子計算、超寬禁帶半導體材料/碳納米管等新興技術的不斷突破，對應的EDA工具也需要不斷創新，以支持這些前沿技術的實現。

在驗證和測試方面，EDA工具將更加注重系統級驗證和軟硬件協同仿真，以應對日益復雜的系統設計和更高的可靠性要求。硬件仿真器和FPGA原型驗證系統將進一步融合，提供更高效、更靈活的驗證解決方案。芯啟源也將在其中貢獻出自己的一份力量。

最后，EDA工具的開放性及統一化的技術底座將成為重要趨勢，開放平臺和標準化接口的推廣將促進不同工具之間的無縫集成和協同工作，提升整體設計流程的效率和靈活性。總之，未來的EDA工具將更加智能化、自動化和集成化，為數字集成電路設計提供更強大的支持，推動電子信息產業邁向新的高度。

Q&A環節

1、請問貴公司的產品有沒有和其他仿真產品對比過？比如在速度、編譯等方面

答：是的，我們和一些國內外幾家產品作對比，在一定規模的設計下具有性能及編譯優勢。

2、在編譯完成之后，從上線那一刻開始，完成功能驗證的話，你們的速度和帕拉丁的相比哪一個快？可以分享幾個案例嗎？

答：各有所長吧；我們的實時調試性能比帕拉丁要快，帕拉丁的優勢在于其編譯快而且靈活，這是基于ASIC 架構仿真器的獨特優勢。具體的案例我們可以線下交流。

3、你們的這個部署環境是實驗室環境就可以，那對于散熱有什么特殊要求嗎？

答：我們的設備在一般實驗室環境即可部署；一般來說室溫保持在20度以下即可。

4、還有這個能夠容納的芯片的容量是多少規模？現在實測過的是裝多少？

答：因為我們的產品硬件架構上采用了特別的設計，因此最大的資源利用率可以到70%左右，同時也需要看具體設計的種類而定。

5、剛才你提到在大設計切割的時候，你們的優勢是自動分區，那自動分區的依據是什么？

答：沒錯，因為我們的核心技術團隊曾參與過國際知名大廠產品的定義和研發，因此對這方面有很深厚的積累。至于這個問題的具體答案，因為牽涉到核心機密，因此這里暫無法詳細闡述，請諒解。

6、你們應該是外圍也需要有編譯服務器的，那這個對編譯服務器的配比要求是什么？

答: 肯定是越快、越多的編譯資源能帶來的編譯效率更高。我們有默認推薦的服務器規格，具體請聯系我們的技術顧問。

半導體CAD聯盟

為響應國家大力發展IC產業的號召，“半導體CAD聯盟”致力于提高從業人員水平，以促進EDA/CAD整體水平提高，進而促進中國IC產業的整體發展為目標，同時通過IT/CAD人才培養平臺，為行業輸送優秀技術人才。

半導體CAD聯盟張江論壇系列公益講座每周一次，旨在邀請各領域專家對某一技術話題進行深入分享和討論，從而總結行業痛點、解決方案、行業標準等，為廣大從業者提供優質的內容平臺。話題圍繞EDA環境與工具、CAD與IT技術、信息安全、數字化與智能化等。