在人工智能（AI）技術蓬勃發展的今天，芯片的復雜度正以前所未有的速度飆升，輕松跨越了百億邏輯門級別的大關。這一趨勢不僅推動了半導體行業的快速發展，也對硬件仿真系統提出了更高的挑戰和要求。在近日的ICCAD-Expo 2024上，思爾芯研發總監余勇發表了精彩技術演講，他深入探討了AI時代下高性能硬件仿真系統的重要性。他指出：“隨著AI技術的廣泛應用，芯片的復雜度急劇增加，傳統硬件仿真的系統運行性能已難以滿足當前的設計需求。因此，思爾芯迭代升級了其OmniArk芯神鼎國產硬件仿真系統，該系統支持從2億到96億門的靈活配置，系統運行性能高達4-6MHz，能夠滿足復雜芯片設計的仿真需求。”

PART.1

新一代國產硬件仿真
思爾芯新一代國產硬件仿真系統亮點紛呈。它支持從2億到96億門的靈活配置，系統運行性能高達4-6MHz，足以應對復雜芯片設計的仿真需求。高效的全自動編譯技術，結合增量編譯的加速優勢，使得編譯效率飆升至8000萬門/小時，為設計師贏得了寶貴的時間。
在信號調試方面，系統配備了靜態探針和動態探針，實現了信號的全可視性。Backup/Replay、Save/Restore等調試功能的加入，更是讓調試過程變得便捷而高效。此外，系統還具備強大的多用戶能力和動態資源調度管理功能，確保了資源的最大化利用和系統的穩定運行。
豐富的接口與存儲解決方案，如Transactors、Memory Models、Daughter Cards、Speed Adaptors等，為不同用戶模式的開發提供了全面的驗證IP庫，滿足了絕大部分驗證應用的需求。
新一代芯神鼎硬件仿真系統憑借其卓越的性能和豐富的功能，廣泛應用于系統架構探索、硬件調試、軟件開發、全系統驗證以及軟硬件協同等多個領域。

PART.2

精準的信號調試
在硬件仿真領域，精準的信號調試是確保芯片設計正確性和穩定性的關鍵。面對日益復雜的芯片設計，如何高效地定位并解決潛在的問題，成為了每一位硬件工程師面臨的挑戰。思爾芯新一代硬件仿真系統便提供了諸如Backup/Replay和Save/Restore等強大的調試功能，極大地提升了調試的精準度和效率。

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隨機性問題調試

Backup/Replay的神奇力量

Backup/Replay功能在硬件仿真中扮演著至關重要的角色。它允許工程師在仿真運行過程中，對特定時刻的系統狀態進行備份，并在需要時重新播放（Replay）這一時刻之后的所有操作。這一功能在解決隨機性觸發的bug時尤為有效。
應用場景1：穩定的重現bug現象
面對那些難以捉摸、隨機性觸發的bug，傳統的調試方法往往難以重現問題。而Backup/Replay功能則能夠穩定地重新呈現bug現象，使工程師能夠避免重新仿真運行卻無法重現bug的尷尬局面。通過精確地定位到bug觸發的時刻，工程師可以更加深入地分析問題，找到問題的根源。
應用場景2：更加精準的調試窗口，提升調試效率
當正常運行階段出現bug后，工程師往往需要從海量的仿真數據中尋找線索。而Backup/Replay功能則允許工程師從接近出bug仿真時刻的backup存檔點開始replay，并在此階段開啟FFV（Fast Forward Verification，快速前向驗證）功能進行調試。這樣，工程師無需從頭開始仿真運行，從而大大節省了調試時間，提升了調試效率。
應用場景3：更靈活的硬件資源使用
在Replay階段，由于不需要外部接口環境的支持，工程師可以更加靈活地使用硬件資源來完成調試任務。這一特性使得工程師能夠在有限的硬件資源下，更加高效地解決復雜的問題。

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從指定仿真時間點恢復調試

Save/Restore的便捷之處

Save/Restore功能同樣在硬件仿真中發揮著不可替代的作用。它允許工程師在仿真過程中的任意時刻保存系統的運行狀態，并在需要時從這一狀態恢復運行。
應用場景1：跳過OS啟動階段，節省仿真時間
在嵌入式系統或操作系統的仿真中，OS啟動階段往往耗時較長。通過Save/Restore功能，工程師可以在OS啟動后保存運行狀態，并在后續仿真中直接從這一狀態恢復運行。這樣工程師就可以跳過繁瑣的OS啟動過程，專注于系統功能的驗證和調試，從而大大節省了仿真時間。
應用場景2：并行執行多個testcase
在復雜的芯片設計驗證中，工程師通常需要執行多個testcase來確保系統的穩定性和正確性。通過Save/Restore功能，工程師可以從某個仿真時間點開始，并行執行多個testcase，提高驗證效率和覆蓋率。
簡單來說，就是當工程師突然有事要中斷或者想先暫停一下，他可以保存當前進度，以便日后繼續。同時，當硬件資源有限時，工程師們可通過該功能輪流使用機器。通過Save/Restore功能，他們可以一個接一個地用這臺機器，避免浪費資源，從而實現資源的最大化利用。
由此可見，Backup/Replay和Save/Restore等精準的信號調試功能為硬件仿真調試帶來了前所未有的便捷和效率。它們不僅幫助工程師更加準確地定位和解決潛在的問題，還極大地提升了硬件資源的利用率和工作效率。

PART.3

寫在最后
在人工智能（AI）技術快速發展的背景下，思爾芯作為國內首家數字EDA企業，積極響應行業變革，不斷創新與突破。面對芯片復雜度飆升帶來的挑戰，思爾芯推出了迭代升級的OmniArk芯神鼎國產硬件仿真系統，以卓越的性能和豐富的功能，為芯片設計提供了堅實的技術支撐。
思爾芯深知，精準的信號調試是確保芯片設計正確性和穩定性的關鍵。因此，新一代硬件仿真系統在信號調試方面下足了功夫，為工程師提供了多種便捷的調試工具和功能。這些功能不僅幫助工程師快速定位并解決潛在問題，還極大地提升了硬件資源的利用率和工作效率。
此外，思爾芯還注重用戶體驗和資源最大化利用。系統支持多用戶同時在線，實現了資源的共享和靈活調度。同時，通過提供豐富的接口與存儲解決方案，系統滿足了不同用戶模式的開發需求，為芯片設計的創新和發展提供了有力支持。
思爾芯將繼續秉持創新理念，不斷提升技術水平和服務質量，以更加優質的國產硬件仿真解決方案，助力芯片設計行業在AI時代下實現更加快速和可持續的發展。