半導體產(chǎn)業(yè)本就是一個下游應用需求拉動的市場。化。
數(shù)智化是推動未來經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎,新能源汽車的暴漲給汽車芯片帶來了旺盛的需求。兩大風口加持下,也給作為半導體行業(yè)底層科技的EDA帶來各種變化。在這新春伊始,我們將重點談談,由此帶來的芯片開發(fā)將面臨的多重驗證挑戰(zhàn)。
No.1
兩大未來風口:
數(shù)智化+汽車芯片
利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G及自動駕駛等新技術的運用,使得企業(yè)整個組織系統(tǒng)和業(yè)務鏈迅速升級,更助推著各細分領域頭部的整合。而芯片又為其提供著底層技術的支持。不知不覺,芯片-終端-軟件,整個半導體行業(yè)已經(jīng)進入了應用定義硬件的時代。
AI應用不斷激增、異構計算需求旺盛,基于智能多元化應用產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù),無疑推動市場對算力的需求。高性能計算和通信、數(shù)據(jù)存儲等領域逐漸成為下一代風口。
此外,2022年的缺芯危機曾引來一波“投資”高潮。如今潮水褪去,支撐起未來半導體的卻是汽車芯片。新能源汽車近年來發(fā)展勢不可擋,層層剝繭之下,汽車賽道的下半場是智能化的征途,本質(zhì)還是芯片算力的群雄逐鹿。高算力、高帶寬、多核異構的高性能芯片是未來發(fā)展的關鍵,也是決定智能汽車的性能和表現(xiàn)的核心,這也更進一步推動了高性能芯片需求的快速增長。
數(shù)智化和汽車芯片,無疑是未來經(jīng)濟增長的兩大風口,也是未來半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展增長的新方向。
No.2
多重驗證挑戰(zhàn)
應對這兩大風口,半導體產(chǎn)業(yè)下游倒逼中游,中游推動上游。無論是支撐高算力的智能芯片,還是適用于汽車的多核異構的高性能芯片,芯片的設計開發(fā),及其支撐技術也因此迎來新的改變,更面臨著多重驗證挑戰(zhàn)。縱觀整個芯片開發(fā)流程,重中之重的是芯片前期的設計與驗證。因為通常芯片驗證在整個研發(fā)項目進度中占據(jù)過半,并且決定了芯片的成敗。以研發(fā)一顆GPU SoC為例,大約70%的投入都是在數(shù)字前端設計。首先,隨著芯片設計成本日益高漲,以及算力與儲存需求爆發(fā)式增長,系統(tǒng)級芯片驗證變得極其復雜,先進SoC的驗證壓力也呈指數(shù)及增長。工程師們所需要的驗證工具早已不僅僅局限在滿足功能驗證需求,更多需要從設計、架構、軟硬協(xié)同、功耗等方面優(yōu)化探索。
“造芯的第一步是選對芯片架構。”思爾芯總裁林鎧鵬表示,“但數(shù)智化推動市場快速變化,新技術的到來讓應用更多元化,這也讓IC設計公司很難根據(jù)芯片未來的使用場景明確芯片定位。為了適應其變化,工程師們需要更靈活的架構探索,以及更多重的驗證手段。”
例如在現(xiàn)流行的異構集成中,會通過異構計算整合不同架構的運算單元來進行并行計算,這也已經(jīng)成為當前解決算力瓶頸的重要方式之一。它的出現(xiàn)讓整個設計驗證流程發(fā)生了根本性變化,異構驗證是如今的工程師們所期待的新方法。
因為不同的運算單元有不同的架構設計,對信息流也有不同的處理方式,這些都需要針對其特性使用不同驗證的方法學。在驗證的難度越來越大的今天,單一工具并不能保證設計的可靠性。
此外,EDA服務云計算技術迭代的同時,云計算也在反哺EDA。特別是芯片設計變得愈發(fā)復雜之后,算力和存儲這兩塊開始出現(xiàn)了瓶頸,傳統(tǒng)的自建數(shù)據(jù)中心已不堪重負。如何幫助IC設計企業(yè)獲得算力的充沛及彈性供給,減少IT基礎設施,還能獲得更多的EDA工具,以及IP相關資源的整合,大幅降低時間與成本,也是如今芯片設計驗證面臨的挑戰(zhàn)。
No.3
異構驗證平臺
如何應對新風口下的多重驗證挑戰(zhàn)?思爾芯,這家國產(chǎn)原型驗證的龍頭企業(yè),最近并購和自研不斷,為高算力、多核異構的高性能芯片的驗證挑戰(zhàn)提供了高效的解決方案。思爾芯董事長兼CEO林俊雄表示,“在芯片設計的不同節(jié)點,工程師所用的工具是不一樣的。當前思爾芯已有豐富的產(chǎn)品線,覆蓋驗證云服務、架構設計、軟件仿真、硬件仿真、原型驗證等工具。廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G通信、智慧醫(yī)療、汽車電子等終端領域。我們的異構驗證方法學,在研究怎樣降低驗證工程復雜度的同時,還能保證驗證的可靠性,提升驗證效率。”重捋一下芯片設計的流程,思爾芯的驗證工具是如何覆蓋整個芯片設計驗證的全流程?
需求分析與架構設計
芯片設計的起點都是需求分析。在一顆芯片的設計之初,思爾芯的Genesis芯神匠架構設計軟件就可以給工程師提供一個建模,分析,仿真和軟硬件協(xié)作的平臺,利用建模方法學實現(xiàn)電子系統(tǒng)級(Electronic System Level,ESL)設計流程,可用于開發(fā)半導體、航空和電子系統(tǒng)產(chǎn)品。通過該方案可創(chuàng)建周期精度的模型以便進行早期性能和功耗分析,也可進行時序和功耗的仿真,還能搭配芯神瞳原型驗證平臺提前進行軟硬件協(xié)同設計。
面對龐雜的代碼,工程師想要確保設計可靠性,這就需要對設計進行驗證,即功能驗證。軟件仿真、硬件仿真和原型驗證等方法學基本覆蓋了整個功能驗證方法,工程師們針對不同階段需結合使用不同驗證的方法學。
軟件仿真
軟件仿真適合小型設計和模塊級仿真。其實從早期的需求分析與架構探索就可以使用,還可以覆蓋功能驗證中的RTL級仿真、超大容量硬件仿真加速器、快速原型系統(tǒng)等多個應用場景。可以說是每個驗證工程師常規(guī)必備的EDA工具。
PegaSim 芯神馳是思爾芯近日推出的一款高性能、多語言混合的商用數(shù)字軟件仿真工具,已得到多家海內(nèi)外廠商驗證。其采用了創(chuàng)新的架構算法,實現(xiàn)了高性能的仿真和約束求解器引擎,對System Verilog語言、Verilog 語言、VHDL語言和UVM方法學等提供了廣泛的支持,同時支持時序反標和門級后仿真,并可提供功能覆蓋率、代碼覆蓋率分析等功能。同時創(chuàng)新的軟件架構允許仿真器支持不同的處理器架構—— x86-64、RISC-V、ARM等。
此款商用數(shù)字軟件仿真工具采用創(chuàng)新的商業(yè)模式,可以很好地滿足企業(yè)多樣化的需求,幫助企業(yè)解決license使用緊張、算力不足、license被設計工程師長期占用等問題。真正為企業(yè)做到降本增效,加速芯片設計,確保整個芯片設計流程對需求規(guī)格的完整實現(xiàn),以及項目按照預期的驗證計劃高效地推進。
硬件仿真
硬件仿真是對完整的SoC設計進行加速仿真并調(diào)試,包括SoC設計的系統(tǒng)級功能驗證、IP設計驗證,多應用于設計前期的RTL功能驗證。與原型驗證系統(tǒng)相比,最大的優(yōu)點就是其強大的調(diào)試能力,可以檢查出有沒有深度錯誤或性能瓶頸。
OmniArk 芯神鼎是近日思爾芯通過并購整合推出的一款企業(yè)級硬件仿真系統(tǒng)。其采用超大規(guī)模可擴展商用陣列架構設計,最大設計規(guī)模可達20億門,滿足從IP級到系統(tǒng)級的功能驗證。基于創(chuàng)新的全自動編譯流程、高效調(diào)試糾錯能力、豐富的仿真驗證模式,以及千倍以上的仿真加速,讓這款企業(yè)級硬件仿真系統(tǒng)成為思爾芯開啟EDA驗證新時代的重磅產(chǎn)品。
原型驗證
原型驗證通過將RTL移植到現(xiàn)場可編程門陣列來驗證芯片功能。它會幫助工程師在芯片設計過程中搭建軟硬件一體的系統(tǒng)驗證環(huán)境,多用于SoC設計后期的系統(tǒng)級功能和性能驗證。在流片前工程師們就可以在SoC的基本功能驗證通過后,立刻開始驅(qū)動和應用軟件開發(fā)。甚至可以在流片前就給有需求的客戶進行芯片演示,進行預售。而且縮短了整個驗證周期,加速了產(chǎn)品上市時間。
思爾芯的Prodigy 芯神瞳原型驗證解決方案是業(yè)內(nèi)領先的數(shù)字集成電路前端驗證解決方案,幫助全球頂尖的芯片企業(yè)開發(fā)IC和驗證,適用于驗證專門應用的集成電路(ASIC)和片上系統(tǒng)(SoC)的系統(tǒng)級功能和性能驗證。還可以幫助芯片開發(fā)者提早進行嵌入式軟件開發(fā)及軟硬件協(xié)同設計,從而加快芯片產(chǎn)品上市速度,搶占市場先機。該解決方案包含原型驗證硬件、自動原型編譯軟件、深度調(diào)試套件、協(xié)同仿真套件、云管理軟件以及外置應用庫。多組合方案能夠為開發(fā)者提供多種容量范圍,并覆蓋各類ASIC以及SoC設計的驗證需求。
驗證云服務
思爾芯還推出了驗證云服務,主要用于超大規(guī)模數(shù)字集成電路前端功能驗證,包括架構探索、算法驗證、IP/模塊級驗證、芯片級驗證、固件驗證、軟件驗證以及兼容性測試等。通過將驗證算力資源的云端虛擬化,實現(xiàn)算力管理、集群管理、多用戶管理、虛機/容器資源管理等一系列功能。
在數(shù)智化驅(qū)動半導體行業(yè)快速發(fā)展的同時,作為支撐起數(shù)字經(jīng)濟的底座科技EDA也在悄然發(fā)生改變。在新的一年里,想要大展宏圖的芯片開發(fā)也正積極應對以上挑戰(zhàn)。無論是拓展到更多的領域,還是前瞻未來更多創(chuàng)新領域,思爾芯始終著眼于未來,不斷激發(fā)研發(fā)人員的創(chuàng)新活力,快速響應市場變化,用成熟穩(wěn)定的產(chǎn)品服務于每一個客戶。相信不久的未來,因為有更多像思爾芯這樣的活力領軍企業(yè),將有一個更好的生態(tài),更輝煌的未來。
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關于思爾芯S2C
思爾芯(S2C)自2004年設立上海總部以來始終專注于集成電路EDA領域。作為業(yè)內(nèi)知名的EDA解決方案專家,公司業(yè)務聚焦于數(shù)字芯片的前端驗證,已覆蓋驗證云服務、架構設計、軟件仿真、硬件仿真、原型驗證等工具。已與超過600家國內(nèi)外企業(yè)建立了良好的合作關系,服務于人工智能、超級計算、圖像處理、數(shù)據(jù)存儲、信號處理等數(shù)字電路設計功能的實現(xiàn),廣泛應用于物聯(lián)網(wǎng)、云計算、5G通信、智慧醫(yī)療、汽車電子等終端領域。
公司總部位于上海,并建立了全球化的技術研發(fā)與市場服務網(wǎng)絡,在北京、深圳、西安、香港、東京、首爾及圣何塞等地均設有分支機構或辦事處。
思爾芯在EDA領域的技術實力受到了業(yè)界的廣泛認可,通過多年耕耘,已在原型驗證領域構筑了技術與市場的雙領先優(yōu)勢。并參與了我國EDA團體標準的制定,承擔了多項國家及地方重大科研項目。
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