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作者：Karthik Gopal SmartDV Technologies亞洲區總經(jīng)理 智權半導體科技（廈門(mén)）有限公司總經(jīng)理 隨著(zhù)AI技術(shù)向邊緣和端側設備廣泛滲透，芯片設計師不僅需要考慮在其設計中引入加速器，也在考慮采用速度更快和帶寬更高的總線(xiàn)和接口來(lái)傳送數據。在2025年初于拉斯維加斯舉行的消費電子展（CES）上，相關(guān)行業(yè)組織宣布了兩項顯示接口技術(shù)的重大進(jìn)展，即HDMI 2.2和DisplayPort 2.1b；此外，加上去年下半年剛剛推出的藍牙6.0和Wi-Fi 7等協(xié)議，讓許多無(wú)晶圓廠(chǎng)半導體公司忙于將這些標準和協(xié)議集成到他們的芯片中。 針對這些新發(fā)布的標準和協(xié)議，以及他們相對更早的版本，驗證IP（VIP）已被證明是一種能夠更快和更好地驗證芯片設計的方法。對于一個(gè)精明的芯片設計驗證工程師來(lái)說(shuō)，VIP遠遠不僅是一個(gè)朗朗上口的縮略詞，有經(jīng)驗的設計人員都知道驗證IP是帶有可重用驗證組件庫和預定義功能單元的驗證流的支柱，用以加速驗證工作的核簽。 隨著(zhù)需要處理和傳送大量數據的智能設備快速廣泛普及，各種總線(xiàn)、接口、協(xié)議和標準都在快速進(jìn)步，促使芯片設計人員去找到高效驗證其設計的方法�，F在是時(shí)候把驗證IP（VIP）放在其工具箱的最上層了。本文詮釋了為什么在今天的電子行業(yè)中更加需要使用VIP在驗證環(huán)境中來(lái)改進(jìn)調試、覆蓋收斂和提升質(zhì)量，以加快項目交付和增加投資回報，并減少芯片重新流片的風(fēng)險。 1. 驗證IP是驗證流程的重要部分 驗證一款布滿(mǎn)了集成IP單元模塊的復雜片上系統（SoC）設計的功能正確性是一項艱巨的任務(wù)，其中許多模塊都基于復雜的行業(yè)標準接口協(xié)議。這就是為什么驗證團隊在他們的驗證策略中導入驗證IP，并將其視為驗證流程的關(guān)鍵組件的原因。它確保了在調試、收斂覆蓋和驗證質(zhì)量方面的改進(jìn)，并減少了項目進(jìn)度中的復雜環(huán)節。它為行業(yè)標準接口和對互連協(xié)議的支持創(chuàng )建了基礎設施，并為測試/驗證（DUT）項下的設計提供了可進(jìn)行比較的已知參考。 無(wú)論使用什么工具，驗證都是復雜的，并且估計會(huì )消耗項目資源的60-80%。用于復雜SoC的測試臺需要各種驗證IP來(lái)驗證系統級功能，并通過(guò)生成特定于應用的數據流量和檢查器來(lái)確認目標性能。 使用高質(zhì)量的VIP可以使設計師不必成為多種協(xié)議的專(zhuān)家。VIP負責根據協(xié)議規范的細節來(lái)驗證設計，這是很“繁重的工作”。它生成全面的測試方案，去刺激和驗證不同的接口和標準總線(xiàn)協(xié)議，縮短了SoC的驗證流程并增加測試覆蓋率。它包括事務(wù)/序列、驅動(dòng)、配置組件和特定接口的測試計劃，以及連接到測試臺上的DUT測試套件，以模擬或模擬IP或SoC設計。 VIP是符合行業(yè)標準的即插即用模塊，通過(guò)生成特定于應用程序的數據流來(lái)驗證系統級功能和目標性能。 2. 驗證IP怎樣工作？ VIP不是一種驗證方法。它與通用驗證方法（UVM）和開(kāi)放驗證方法（OVM）不同，UVM是一種用于構建測試平臺的Accellera互操作性標準，OVM是一種方法和功能單元庫。驗證IP是在可用的標準驗證方法（如UVM）中實(shí)現的有價(jià)值的組件。 VIP由可重用的驗證組件庫和預定義的功能單元組成，它們創(chuàng )建了一種基礎設施來(lái)支持行業(yè)標準接口、SystemVerilog和SystemC硬件驗證語(yǔ)言（HVL），以及像UVM這樣的方法。高質(zhì)量的VIP是獨立于平臺，可以跨所有方法和語(yǔ)言工作。 當然，一些VIP針對的是某一個(gè)模擬和/或仿真平臺，而不是所有的商業(yè)平臺。從模擬到仿真的轉換可能是確有困難、耗費時(shí)日和大量資源。然而，一些供應商提供了與平臺無(wú)關(guān)的VIP，它可以跨不同平臺無(wú)縫地使用覆蓋驅動(dòng)的驗證流，包括模擬、仿真、FPGA原型和形式驗證。 用于仿真和FFGA原型的驗證IP單元模塊是具有完全API兼容性的、可進(jìn)行邏輯綜合的寄存器傳輸級（RTL）代碼，可以將設計從模擬轉移到仿真。這些VIP模塊是內置的智能調試器，提供快速編譯和系統級模擬運行時(shí)間，以及快速固件/軟件開(kāi)發(fā)。其基礎設施框架或測試臺附帶刺激生成器、監視器、計分板/檢查器和功能覆蓋模型。 3. 很難為新的或修改的協(xié)議找到驗證IP嗎？ 正如我們在本文一開(kāi)始就提到了，近年來(lái)各個(gè)行業(yè)組織和標準機構為了在智能化時(shí)代搶占有利位置，都在加速推出或者修訂新的協(xié)議和標準。立即找到支持這些新的或修訂的協(xié)議或開(kāi)放標準，或處理整個(gè)驗證流程的VIP可能是一個(gè)挑戰。開(kāi)發(fā)新的或定制的VIP需要時(shí)間，并且可能無(wú)法在驗證平臺之間進(jìn)行移植。通過(guò)開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的編譯器，可以快速創(chuàng )建新的VIP或基于現有的VIP進(jìn)行定制，幫助減少推出新的VIP或對現有的VIP針對新功能進(jìn)行定制所需的時(shí)間。 一款先進(jìn)的編譯器可以為業(yè)界帶來(lái)諸多好處。例如，作為全球領(lǐng)先的設計IP和驗證IP提供商，SmartDV開(kāi)發(fā)了一種高度創(chuàng )新和極為高效的編譯器“SmartCompiler”。該編譯器通過(guò)與SmartDV的標準和協(xié)議專(zhuān)家配合，就可以為新的協(xié)議和標準快速生成設計IP和驗證IP，不僅速度大大快于人工開(kāi)發(fā)模式，而且還避免了由人工開(kāi)發(fā)引入的錯誤和風(fēng)險。 當然，一些（但不是所有）VIP的編譯速度可能很慢，而另一些可能只針對特定的驗證語(yǔ)言和方法，而與其他語(yǔ)言和方法不兼容。平臺獨立性和可重用性也是需要考慮的問(wèn)題；一個(gè)常見(jiàn)的抱怨是驗證工程師難以分析和調試結果；此外，人工開(kāi)發(fā)的VIP可能無(wú)法保持同等水平的性能、生產(chǎn)效率、易于調試的能力和可讀性。 
圖片說(shuō)明：一家第三方VIP供應商可以使用智能編譯器來(lái)為一系列驗證任務(wù)創(chuàng )建VIP，包括形式驗證和可進(jìn)行邏輯綜合的事務(wù)處理器、流片后測試IP和設計IP，以及圖中未包含的測試套件和文檔。（來(lái)源:SmartDV） 在更高抽象層上編寫(xiě)的驗證IP，即使用諸如SmartDV的SmartCompiler這種先進(jìn)的智能編譯器/生成器（見(jiàn)圖）來(lái)生成的VIP的最終可部署版本，可以幫助開(kāi)發(fā)者不必遇到這些抱怨。SmartCompiler這樣的機器生成的VIP可以將代碼質(zhì)量和測試結果保持在事先確定的水平上，以有效地進(jìn)行編譯和執行。這樣的VIP可以快速跟隨和補充當今不斷發(fā)展的標準與協(xié)議、以及硬件設計方法，該方法從更高層次的抽象編碼設計規范生成RTL代碼。 4. 一家驗證IP伙伴具有極高的價(jià)值 VIP通常由第三方供應商提供，這些供應商活躍于網(wǎng)絡(luò )、存儲、汽車(chē)、總線(xiàn)、MIPI和顯示協(xié)議等領(lǐng)域內的接口標準開(kāi)發(fā)組織。他們比內部資源更有優(yōu)勢，因為他們能夠驗證功能的正確性以及行業(yè)標準的符合性。除了這些能力，像SmartDV團隊中的這些標準專(zhuān)家都具有標準和芯片設計兩個(gè)方面的專(zhuān)業(yè)知識。 但是，驗證工程師必須對第三方供應商的VIP進(jìn)行研究和評估。如果需要，他們需要了解為VIP使用和定制提供的技術(shù)支持。對于不同的情況，支持可能不完全一樣，定制可能既昂貴又耗時(shí)。評估過(guò)程的另一個(gè)重要方面是確保第三方VIP解決方案與標準完全兼容，并覆蓋整個(gè)驗證流程。 在實(shí)際應用中，沒(méi)有一種統一的驗證IP解決方案可以去覆蓋整個(gè)驗證流程。實(shí)際上，該過(guò)程的不同步驟需要不同的驗證IP；在VIP提供的驗證覆蓋類(lèi)型中通常存在空白。例如，用于模擬的VIP可能并不是用于仿真、形式驗證和/或甚至流片后驗證的良好解決方案。而專(zhuān)業(yè)的VIP供應商可以填補相關(guān)空白。 一個(gè)曾經(jīng)流行的經(jīng)驗認為，VIP的最佳來(lái)源是來(lái)自提供驗證和仿真平臺的同一供應商。這過(guò)去可能是真的，現在也可能不是真的。在一個(gè)競爭異常激烈的市場(chǎng)中，這些供應商的主要業(yè)務(wù)通常集中在構建驗證環(huán)境所需的軟件和硬件的開(kāi)發(fā)和銷(xiāo)售上，這并不是一個(gè)很容易的細分市場(chǎng)。所以雖然他們也提供VIP，但這并不是其技術(shù)和業(yè)務(wù)的核心焦點(diǎn)。相反，這是一項用于幫助和支持銷(xiāo)售更昂貴的軟件和硬件平臺的投資。專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)和授權VIP的供應商通常提供更廣泛的產(chǎn)品和更好的支持，諸如SmartDV這樣的領(lǐng)先設計IP和驗證IP提供商的產(chǎn)品組合中都有數百種IP產(chǎn)品。 由于各項測試需要覆蓋一系列場(chǎng)景并生成相當數量的測試，創(chuàng )建測試套件以覆蓋100%的協(xié)議可能是一項艱巨的工作。對于主要業(yè)務(wù)不是創(chuàng )建VIP，而是為其EDA等工具創(chuàng )建支持解決方案的VIP提供商來(lái)說(shuō)，這樣的任務(wù)可能是一種負擔。對于專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)VIP的公司來(lái)說(shuō)，情況并非如此。他們是專(zhuān)家，并在生產(chǎn)過(guò)程采用了先進(jìn)的工具，以產(chǎn)生所需的測試套件，以實(shí)現100%的協(xié)議覆蓋率，并與所需的文檔配對。 全球電子行業(yè)將在2025和未來(lái)的幾年看到各種新標準和協(xié)議的更快推出，因此現在是與那些擁有先進(jìn)的VIP開(kāi)發(fā)工具，并擁有熟悉這些標準和協(xié)議的專(zhuān)家VIP提供商深入合作的時(shí)候了。 |
