電子發燒友網報道(文 / 吳子鵬)近年來,EDA 上云發展迅猛,在技術、成本、協作等方面呈現出顯著趨勢。技術融合方面,AI 與 EDA 在云端深度結合,有力推動芯片設計創新;成本控制方面,多種云部署方式為降低成本提供了有效途徑;產業協作方面,云平臺打破地域限制,極大促進了 EDA 生態的協同發展。
隨著半導體制造工藝不斷精進,驗證已成為 IC 設計的瓶頸,而 IC 驗證云平臺成為關鍵突破口。為助力 IC 設計工程師加速驗證仿真流程、降低研發成本、提高流片良率并縮短產品上市時間(time-to-market),英諾達 EnCitius? 曜奇 ? System Verification Studio (SVS) 系統驗證平臺,憑借英諾達自主研發的驗證流程和云平臺,成功為企業打通設計需求與資源的渠道。
芯片驗證成本顯著攀升(圖源:IBS)
資源、效率、安全是 EDA 云驗證平臺的關鍵指標
EDA 上云,即將 EDA 軟件和工具部署在云端,借助云計算平臺提供的計算資源和存儲資源。云平臺部署為 EDA 生態系統構建了集中的設計數據和工具平臺,打破地域限制,使分散在各地的團隊能夠實現無縫協作,進而加快整個芯片設計進程。
相較于傳統 EDA 工具,EDA 上云帶來的最直觀變化體現在成本方面。無論是設計還是驗證環節,IC 設計企業都能明顯感受到成本的降低。聚焦到驗證環節,在成本之外,其核心指標圍繞資源性能、驗證效率、數據安全等方面。這些指標相互關聯,共同衡量著 EDA 云驗證服務的質量與價值。
當前,芯片驗證工作日益復雜,尤其是超大規模集成電路的驗證,需要虛擬化算力資源動態分配以及多用戶協作環境搭建等功能,以實現大型團隊的高效協作。同時,這些芯片驗證需處理海量數據和復雜算法,這就要求云平臺具備強大的計算能力,并支持根據驗證任務需求動態調整。英諾達EDA云上解決方案部副總裁邢千龍指出,不同類型的芯片在不同驗證階段,需要選用合適的工具,并匹配不同的硬件資源。因而,云平臺也需能夠通過負載均衡和虛擬化技術,優化算力使用率,減少空閑資源浪費?。
驗證效率是一個受多種因素影響的指標,包括仿真加速比、并行處理能力、驗證工具的選擇、驗證平臺之間的移植和調試等。例如,在并行處理方面,云平臺需具備支持多個驗證任務(如仿真、形式驗證、物理驗證等)的并行處理能力。在多項目同時驗證時,高并行處理能力可有效加快整體進度。應對復雜 SoC 的驗證,云平臺不僅要提供驗證工具全棧方案,還需關注功能覆蓋率、時序規則覆蓋率及物理規則覆蓋率等指標。
不同驗證階段需要不同的工具和云平臺(圖源:英諾達)
另外,邢千龍在介紹 SVS 平臺時特別提到,SVS 作為連接不同工具 flow 的橋梁,必須遵循行業標準。比如 SVS 的仿真加速組件庫基于 SCEMI 標準協議實現,可運行在不同的 Emulator(硬件仿真加速器)和仿真器上。雖然在某些場景下,這并非最高效的通信方式,但兼容性在此刻比效率更為重要。
在云端進行 IC 驗證,還需重點考慮數據安全問題。平臺需能夠靈活支持私有云 / 混合云部署,保障敏感設計數據的隔離存儲與傳輸安全?。同時,平臺也需具備完善的數據保護機制。例如在數據加密與隱私保護方面,采用多種加密算法保障數據安全,如傳輸層的 TLS 加密、存儲時的 AES 加密。此外,還需建立嚴格的訪問控制機制,限定不同用戶對數據的訪問權限。
SVS 平臺打通需求和資源的渠道
邢千龍表示,SVS 平臺憑借一流的團隊和服務,為企業成功打通設計需求與資源的渠道。該平臺主要包含兩部分:驗證云平臺和 SoC 及系統相關驗證解決方案。其中,驗證云平臺部署于全國唯一集通用高性能服務器、硬件仿真加速器的異構算力中心;SoC 及系統相關驗證解決方案基于自主研發的驗證流程和云平臺,采用業界一流的硬件驗證系統,并有專業的設計驗證服務團隊。
在系統資源上,SVS 平臺作為新一代系統驗證云解決方案,仿真總容量已增加到 58 億門,最大并機容量為 23 億門,并且采用了最新的Emulator機型。邢千龍介紹,借助大容量的硬件仿真加速器,SVS 平臺能夠滿足各種規模、各種類型客戶的硬件資源動態需求,包括大型 SoC 驗證。目前,大型 SoC 驗證面臨一個突出問題,即軟件驗證工作量在驗證活動中的占比越來越大,軟硬件聯合驗證工作日益增多,軟件驗證對能夠支持大規模芯片的 Emulator 硬件仿真器需求強烈,而硬件峰值需求不足是常態,SVS 平臺成功克服了這一產業難題。
在驗證效率方面,SVS 平臺的推出正是基于提升驗證效率的考量,從環境搭建、驗證左移、全棧方案、平臺移植和專業服務等方面為驗證全面提速。例如,在大規模復雜芯片的原型驗證中,環境的搭建和接口 bring up 較為耗時,且這些工作是用例執行、軟件調試的前置工作,若不能快速完成,將直接影響后續驗證計劃。SVS 平臺可幫助客戶快速完成這些前置工作,讓用戶盡早開展驗證執行工作。
SVS 平臺大幅縮短環境 porting 和 bring up 的時間(圖源:英諾達)
英諾達擁有自主的仿真加速解決方案,無論是在 ICE 模式還是仿真加速模式,英諾達都有自主開發的驗證組件,也可為客戶進行定制化方案開發,問題和需求響應時間極短。同時,英諾達擁有資深的專業技術支持團隊,團隊成員均擁有大規模芯片項目的硬件仿真經驗,涉及 AI、CPU、GPU、DPU、存儲、網絡芯片等多個領域,豐富的經驗為客戶提供高質量服務。為做好技術支持,英諾達會為每個客戶安排專屬的 AE 支持,每個 AE 都擁有多年項目支持經驗,且每個 AE 同時支持的客戶數量不超過 2 個,確保客戶問題得到實時回復。
在機器運維方面,英諾達擁有自主的硬件技術支持(FSE)團隊,可以獨立的進行Emulator硬件問題的修復,機器并機、拆分、擴容等。據了解,業內主流的Emulator供應商Cadence或終止對Palladium Z1的維護和技術支持,對此,英諾達的FSE團隊仍可以滿足部分維護需求。
SVS 平臺的硬件加速仿真方案(圖源:英諾達)
另外,在不同工具和流程的集成方面,SVS 平臺從流程上進行了融合,讓用戶盡可能感受不到工具間的調用。比如在硬件仿真加速時,需要使用 Simulator 和 Emulator 兩套工具進行 compile、run 和 debug 等流程,SVS 平臺將這兩套流程融合在一起,通過簡單的參數傳遞即可切換軟仿和硬仿,方便工程師快速切換。還有在仿真加速組件的開發中,SVS 平臺也對不同類型的硬件仿真加速器設置了宏分支代碼,用戶切換平臺時,通過簡單的宏傳遞即可完成切換,只需維護一套代碼。
在數據安全層面,SVS 平臺強制實現分區邏輯隔離或物理隔離,嚴格管理公司和客戶人員的安全訪問以及數據加密。英諾達還采用了業界最先進的防火墻技術、行業最先進的網絡硬件設備,并接入移動接近骨干網的優質網絡,為用戶提供兼具安全和效率的解決方案。
SVS 平臺數據安全保護機制(圖源:英諾達)
目前,英諾達 SVS 平臺已有數十家客戶在使用,助力用戶創新,并獲得客戶的廣泛好評。邢千龍以實際項目舉例稱,SVS 靈活彈性的硬件資源組合可適應超大規模 SoC 和 Chiplet 資源需求波動問題:
·項目前期,客戶需要快速將 CPU die 的軟硬件跑起來,對 IO die 則盡量裁剪,將這一階段的硬件資源需求降至最低。
·中期軟件穩定后,針對 IO die 不同接口的優先級,硬件資源以階梯形式增加,并將資源拆分成 3 個小環境,對 PCIe、USB、Ethernet 接口進行并行調試。
·在項目最后 1 個月,進行全規格的 SoC 驗證,資源量達到頂峰,在項目 TO 前保持一個最小環境,用于回片前的自動化用例調試準備。
上述各個階段所需資源量波動極大,最高時有 6 倍差距,充分體現了云計算的彈性優勢。在整個過程中,SVS 平臺可快速實現硬件擴容和縮減,根據用戶需求動態配置云上資源,在控制成本的同時,使硬件資源得到充分利用。
某 GPU 企業 IC 設計副總裁表示:“英諾達搭建的 Palladium 系列硬件驗證云平臺,解決了我們在高性能 GPU 驗證等研發環節的難題。統一化的環境開發編譯平臺大幅提高移植效率;多種 OS 虛擬機結合 speedbridge 的解決方案,支持靈活切換組網形態,減少不同軟硬件組網的切換開銷,縮短驗證周期。”
英諾達的下一步計劃
目前,對于大規模芯片,硬件仿真器能支持的最大容量是硬性要求,在這方面英諾達的 SVS 平臺具有天然優勢。未來,英諾達還將進一步擴大平臺規模,以滿足超大芯片的驗證需求。除引進最新的 Emulator 設備外,英諾達注意到市場上存在一些長期閑置的硬件仿真機器資源,計劃通過收購,對這些資源進行重新整合與配置。
同時,英諾達也關注到一些小客戶,其芯片規模雖不大,但軟硬件驗證工作較多,項目周期較短,迫切需要驗證左移和效率提升。這些客戶對 Emulator 的需求強烈,但單獨購買 Emulator 硬件成本高昂。針對這些客戶,英諾達規劃的 SVS Cloud 系統,可讓小客戶靈活申請硬件仿真資源,在項目關鍵節點快速上手使用。SVS Cloud 系統可根據客戶需求輸入,自動部署所需的服務器和工具,約 1 - 2 天即可快速投入使用,該系統計劃于今年下半年上線。
此外,英諾達也在持續豐富公司自研的硬件仿真加速組件庫,包括各類接口的 adaptor 和 AVIP,以滿足不同客戶的定制化需求。
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