近期，芯華章正式發布了基于創新架構的數字驗證調試系統——昭曉Fusion Debug?。在研討會暨新產品發布會上，中興微電子有線系統部部長賀志強、平頭哥上海半導體技術IP驗證及軟硬協同驗證負責人張天放、燧原科技資深架構師鮑敏祺，與芯華章科技產品和市場戰略總監黃武，通過圓桌對話的方式，圍繞當前集成電路驗證挑戰及未來EDA發展趨勢，展開了一場精彩交流。

對話中，三位嘉賓均從不同角度指出：

伴隨集成度的增加，芯片設計日益復雜，系統級、場景級驗證需求不斷增加，系統級芯片驗證，對提升流片成功率，賦能芯片設計創新意義重大，也在其中扮演愈發重要的角色。但是，工具兼容性差、數據碎片化、工具缺乏創新等痛點，也在限制著EDA的進一步發展。

良好的調試工具，對于提升復雜驗證效率有重要作用，是非常關鍵的驗證手段。業界認為一款優秀的調試工具，需要具備高效的性能、可開放的接口、支持圖形化呈現等特質。

展望未來，國產EDA優勢在于沒有歷史包袱、創新以及貼近用戶。下一代EDA設計以及驗證工具，需要加強流程的自動化及智能化，建立統一標準，提供更好的兼容性，從而全面提升驗證效率及精度。

以下為嘉賓對話實錄，經編輯整理，我們將分為“挑戰篇”、“調試篇”、“展望篇”三期，以饗讀者，本篇為挑戰篇。

挑戰篇：驗完了沒有？

黃武：目前前端驗證發展了20~30年，大家認為在做 SoC設計驗證的時候，最大的難點和挑戰在什么地方？

鮑敏祺：

首先，芯片的設計現在逐漸從10、12納米走到了7納米，特別是在AI芯片領域，它會變得越來越大，我們可能已經超過50億門，甚至更多比如說像M1最新一代ultra的話，它已經超過了1100億個晶體管。

伴隨著激烈的市場競爭，還會壓縮開發周期。以往，這樣一個大芯片通常需要一年半的時間完成，而現在我們可能需要壓縮到一個更短的時間。因此，如何完成更多功能驗證的工作，成為一個非常大的挑戰。

另外一個挑戰是：隨著芯片的增大，它不僅是在功能上的驗證，就像之前在做的一些功耗相關的驗證；現在驗證的問題更多的是要伴隨場景，去看整體power analysis、信號完整性等這樣一個驗證的工作。這對于整個驗證來說，就從一個單純的功能需求，轉變為整個系統級、場景級的驗證的需求。

賀志強：

我想在座的鮑總、張總、包括黃武，相信作為驗證團隊的負責人，可能會經常被問到兩個問題，第一個就是“你驗完了沒有”，第二個問題就是“芯片還存不存在bug”。這兩個問題雖然字數不多，但我覺得都是直擊靈魂的一個拷問。其實如何回答這兩個問題，我覺得應該是驗證工作最大的難點和挑戰。

我們都知道驗證是一個證偽非證明的過程，我們能夠證明是有bug的，但是卻很難證明沒有bug，但是項目組可不接受這樣的回答。

隨著芯片規模的越來越大，復雜度也不斷提升，芯片的一版成功其實也成為了我們的最低要求。驗證不僅在質量上，還要在挑戰的時間窗內去完成這個工作，應該說肉體和靈魂都在雙重的折磨下。但是，我們還是要給予正面的回答，因此對驗證效率、驗證質量的度量就非常的有必要，也很重要。

那么我們，對于質量的度量，對于效率的度量，其實又是一個問號。

這些度量里面，我相信有一些是主觀的數據，有些是客觀的數據，在各種數據之間如何佐證不同的流程、不同的方法，以及不同的工具之間又如何關聯，這個是留給驗證的問題，那也是給我們EDA廠家的問題。

希望我們未來的EDA廠家，像芯華章一樣能夠聚焦在驗證的痛點，跟著客戶一起，不僅在工具上提供更高性能更好用的工具，同時也把我們的痛點的解決方案能夠固化到流程里，沉淀到我們的經驗里，最后集成到我們的工具里。

黃武：EDA工具很多時候都是一個集成的過程，有很多工具也是EDA公司不斷收購來的，這導致的一個問題就是這些工具之間數據的交互很多時候存在兼容性的問題。大家對工具導致的數據不統一的問題，有沒有什么看法？

鮑敏祺：

工具不統一，這個問題的確存在于很多領域。

比如舉個最簡單例子，關于覆蓋率。如果說有一個仿真驗證、有一個形式驗證的情況下，按照以前的流程，它是兩個完全獨立的體系。因為對于原型驗證來說，我可能看的是一個logic code，就是邏輯錐，但對于功能級的話，它看的code coverage或者是一個功能，是由他們自己去標定的。

這樣的話其實我們很多的功能驗證，已經在形式驗證這頭覆蓋了，但是這兩個如果沒有融合的話，你會發現一邊覆蓋率很低，但是另外一邊也不知道。只是說因為形式驗證一般都是做的相對小的模塊，所以如果兩邊不能融合，就會帶來一個相對比較大的困難。

另外，其實我們現在整個芯片里面，其實不光是simulation，后面還有emulation，prototype，兩者的覆蓋率范圍怎么能夠合理地反標到前級，其實是對于前面的整個SoC sign-off會起到一個非常積極的作用。再則，對于Low power，它其實就是對UPF的理解，包括simulation工具也好，synthesis工具也好，它們的解析可能都會有一些不一致。一致性check，其實是一個非常重要的東西。

賀志強：

我覺得我們在驗證過程中經常會遇到這些問題，因為數據的兼容性其實可以分成兩方面：第一方面就是我們不同的EDA廠家的工具的一個兼容性問題；第二個其實是我們自家工具的不同的驗證手段的兼容性。

目前我們可能用的比較多的simulation、formal這一塊，那么我們同一家的手段是不是能夠把我們的數據、把我們的覆蓋率信息能夠合并到一起，而不是孤立地去看我們的驗證工作的輸出，包括像emulation和prototyping的一些驗證手段的一些信息能不能集成進來。其實我覺得對于同一家工具，這個應該是能夠去解決，沒有太多的技術壁壘，但是對于不同廠家的工具，它的解析、格式，實際上我覺得在過去30年，我們EDA工具被國外壟斷的這樣情況下，是很難做到統一的。數據的一些不兼容，其實給用戶帶來的體驗感也不是很好。

就像我們舉個例子，我們現在用的這種手機充電線也一樣，我們現在有Type-C的、還有蘋果的一些接口，那么目前看到的一些趨勢可能像安卓，它有趨向Type-C的統一，但是要和蘋果去統一，我覺得還是挺難的。那么像現在比較火的一個行業就是電動汽車，汽車從充電口來看的話，其實它一開始從規劃我覺得不管是哪一家的電動汽車，它的充電口慢充快充都是一樣的，其實這樣帶來的好處我覺得是不言而喻的。

回到EDA工具，其實從用戶的角度，是希望我們不同的工具之間，它的數據能夠兼容，能夠去解析，能夠提供一些API的接口，包括我們的覆蓋率信息能夠合并，這樣對我們的驗證效率的提升就存在更多的可能性。

我相信這是未來的趨勢，當然也需要一些國產EDA的崛起，驅動業界的改變。

黃武：驗證在芯片設計中時間消耗越來越大，那怎么樣通過一種方式高效量化判斷芯片驗證是處于收斂的趨勢？

賀志強：

這個問題其實我覺得還是挺難回答的，關于如何判斷我們驗證的效率和質量，如何判斷我的驗證已經收斂了，這個確實是驗證工程師一直在持續去做的一件事情。

那么首先我們說驗證效率，效率其實它直接影響到我們一個研發周期的長短，對于咱們芯片的流片以及芯片的商用，其實是起到了一個很關鍵的作用。

那么效率的提升或者說我們代碼的收斂，它不能單單的只看效率，我們所有的效率是在質量的前提下去談效率才有意義。

那么效率的影響的因素有很多，從整個芯片的研發流程來看，包括我們方案的一些繼承性、前端代碼的一些IP化，包括我們驗證平臺的通用以及驗證用例的復用程度，其實都是效率提升的一些關鍵因素，但是驗證效率或者說我們代碼收斂，我覺得應該是沒有一個直接的或者說單一的度量指標。

那么剛才提到的像一些覆蓋率，像assertion，包括formal，包括其他的驗證手段，我所有的這些指標它應該是綜合的來去判斷我驗證是不是收斂的過程。

單純從效率來看的話，我覺得可以從幾點去看，第一個就是我們平臺的一個搭建周期，我是不是能夠快速地去復用我的平臺、用例的調試周期；其次，當然我們最經常會關注到的就是用例的一些圖、增長曲線以及回歸周期，這是從過程來看的一些數據。

那么從驗證結果來看，我覺得還有一些bug的趨勢、覆蓋率的一些覆蓋情況，包括我們的驗證周期的綜合指標，來度量驗證效率和收斂情況。

所以這個問題我覺得還是挺難回答，當然不是說不能回答，比如我們現在業界有很多的方法，我覺得哪一種方法其實對于我們做驗證的質量和效率來看的話都是有意義的，是要統籌或者說要去從整體上去考慮，而不是單單的一個指標。

張天放：

對于驗證，一般我們都會根據架構和設計的規格制定驗證的策略，就是說在我們現有的資源下，這個資源既包括人力的資源，當然也包括EDA的資源，還包括時間的資源，用什么樣的驗證方法和方案，能夠在我們可以接受的風險度下達成質量目標，讓芯片回來一版成功。

我覺得這是非常值得探討的一個課題，里面有非常多值得深挖的一些地方，無論是數據，還是經驗，還是決策點等等。實際上我覺得在業界里面都很值得探討——我們有了這么多方法學，我們有了這么多數據，我們跑了這么多測試，最后我們的情況到底是怎么樣？

當然我們有很多的方法學可以使用，從DDV（Direct-test Driven Verification）到CDV（Coverage Driven Verification）再到MDV （Metric Driven Verification） ，那么我們到底應該把它們用在什么地方？

實際上，我們知道現在有這么多的芯片的業務形態，這么多的產品特征，那么實際上每一類DUT的驗證策略都不盡相同。一般的做法可能是說對于unit level或者是某些比較小規模的，我們可能會考慮引入一些形式驗證的方法去把它做到充分的覆蓋。

那么對于block level的驗證，我們可能傾向于業界現在比較通用的，基于UVM的MDV的這種方法學。通過功能覆蓋率以及代碼覆蓋率這兩個重要指標，然后以及各家公司都可能定義的非常完備的質量流程和check list，去保障研發質量，降低風險。

那么對于sub system、IP level等規模比較大、較為復雜的DUT的驗證，從UVM角度一般會采用自底向上集成的方式，關注點一般會集中在各個block之間的interaction。此外，對于sub-system level和IP level的代碼覆蓋率策略，如果block level代碼覆蓋率已在checklist中，SS和IP level會重點關注各個sub-block以及自身的boundary toggle coverage。

而對于SoC level，斷言覆蓋率或者是必要的功能覆蓋率一般都會納入考量。

總之驗證策略（包括覆蓋率策略）、驗證測試計劃（包括功能覆蓋率計劃）都是驗證工作中非常重要的部分。我們如何用適配的方法學在現有的人力、EDA資源和時間資源的條件下，能夠達到什么樣的質量標準并能承受怎樣的風險，然后做到一次流片成功，我覺得是個很值得探討的問題。