仿真和模擬用于IC驗證的重要工具

仿真技術(shù)已經(jīng)存在了很長時間——據(jù)我統(tǒng)計，超過了四十年——行業(yè)觀察家比以往任何時候都更加相信它是 IC 驗證策略中的關(guān)鍵要素，盡管它正在重生。問題是，這個新的仿真時代是什么？為什么硬件仿真多年來一直處于 IC 設(shè)計生態(tài)系統(tǒng)的邊緣，客戶群很少，現(xiàn)在成為片上系統(tǒng)的主流設(shè)計工具（ SoC）驗證？答案可以在更大、更復(fù)雜的芯片的出現(xiàn)中找到，這些芯片通常包含多個處理器內(nèi)核并超過 1 億個門。

簡而言之，一種寄存器傳輸級 （RTL） 模擬器，一種首選驗證工具正在受到挑戰(zhàn)，因為設(shè)計容量超過了 1 億個門。由于處理器的擴展路線圖，更大的門數(shù)是可能的。畢竟，多線程只能做這么多。其次，即使是在 PC 群上并行運行的硬件描述語言（HDL） 軟件模擬器也無法創(chuàng)建可行的選擇，因為被測設(shè)計 （DUT） 環(huán)境本質(zhì)上是連續(xù)的。

另一方面，硬件仿真曾經(jīng)是處理器和圖形芯片等大型 IC 設(shè)計的主要部分，現(xiàn)在正成為一種流行的驗證工具，正是因為它在全芯片驗證方面比 HDL 模擬器運行得更快。硬件仿真工具可以對大型 SoC 設(shè)計進行 10 倍以上的驗證，有時比軟件仿真快 10 倍以上。

在過去十年左右的時間里，硬件仿真一直在穩(wěn)步發(fā)展，因為擁有成本正在下降，而仿真工具變得更易于安裝和操作。并且隨著仿真器 ROI 和 SoC 設(shè)計要求的變化，越來越多的 IC 設(shè)計人員傾向于使用仿真工具來調(diào)試硬件和測試軟硬件集成。此外，仿真工具變得更加通用，從將物理設(shè)備連接到仿真器的在線仿真 （ICE） 到更具創(chuàng)新性的協(xié)同仿真解決方案，例如Mentor Graphics 的 VirtuaLab，它可以在當今日益增長的功能中虛擬化接口SoC 設(shè)計。

軟件仿真或硬件仿真

模擬器嘗試對 SoC 或系統(tǒng)級設(shè)計的行為進行建模，而模擬器則創(chuàng)建設(shè)計的實際實現(xiàn)。在這里，重要的是要注意軟件模擬器和硬件模擬器都用于設(shè)計驗證——這一階段也稱為被測設(shè)計或 DUT——在此階段，編譯器將設(shè)計模型轉(zhuǎn)換為存儲在內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

然而，在仿真的情況下，軟件算法使用設(shè)計語言處理表示設(shè)計模型的數(shù)據(jù)，而仿真器使用處理器陣列啟用的計算引擎處理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。盡管硬件仿真的市場規(guī)模已超過 3 億美元，但這并不意味著它將成為 HDL 仿真工具的終點。

基于 HDL 的軟件仿真很可能仍然是首選的驗證引擎，尤其是在驗證過程的早期階段——例如，在 IP 和子系統(tǒng)級別——因為它代表了一種經(jīng)濟、易于使用和快速上手的方式- 設(shè)置 EDA 工具。另一方面，仿真將在更大的 SoC 設(shè)計中獲得牽引力，這些設(shè)計包含數(shù)百萬個驗證周期并且很難找到硬件錯誤。換言之，在可預(yù)見的未來，SoC 和系統(tǒng)級設(shè)計驗證的兩個 EDA 工具市場將共存。

審核編輯：郭婷