電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）在大型芯片設(shè)計過程中，驗證被認為是整體流程中最復(fù)雜、最耗時的環(huán)節(jié)之一。有數(shù)據(jù)顯示，目前功能驗證約占整個芯片開發(fā)過程投入的60%-70%，是芯片項目能否成功落地的關(guān)鍵。

隨著芯片規(guī)模越來越大，復(fù)雜度日益提升，芯片驗證對于平臺的要求也越來越高。為了幫助芯片設(shè)計和驗證工程師更好地應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，西門子數(shù)字化工業(yè)軟件推出Veloce CS硬件輔助驗證和確認系統(tǒng)。

西門子EDA硬件輔助驗證產(chǎn)品管理高級總監(jiān)Vijay Chobisa表示，西門子EDA是目前行業(yè)內(nèi)唯一擁有三個硬件系統(tǒng)平臺的公司，Veloce CS系統(tǒng)包含三款新產(chǎn)品：

·用于硬件加速仿真的Veloce Strato CS硬件
·用于企業(yè)原型驗證的Veloce Primo CS硬件
·用于軟件原型驗證的Veloce proFPGA CS硬件

Veloce CS系統(tǒng)背后兩大關(guān)鍵芯片

相較于上一代Veloce Strato系統(tǒng)以及Veloce proFPGA，Veloce CS系統(tǒng)在三大關(guān)鍵環(huán)節(jié)上都帶來了數(shù)倍的性能提升。Vijay Chobisa指出，Veloce CS系統(tǒng)背后的技術(shù)支撐來自兩大行業(yè)領(lǐng)先的芯片——專為高性能硬件仿真加速的CrystalX和VP1902自適應(yīng)SoC。

Veloce Strato CS硬件搭載的CrystalX芯片是西門子全新推出的、專為硬件仿真加速而設(shè)計的一款芯片。CrystalX芯片提供快速、可預(yù)測的編譯能力，幫助用戶實現(xiàn)最快的設(shè)計啟動和迭代；CrystalX芯片自帶原生調(diào)試功能，能夠讓搭載這顆芯片的系統(tǒng)實現(xiàn)最佳調(diào)試效率；CrystalX芯片具有優(yōu)化的連接性，幫助相關(guān)設(shè)備實現(xiàn)超大容量的可擴展性和高性能。

Vijay Chobisa介紹稱，CrystalX芯片基于2.5D堆疊和7nm工藝打造，帶來了更快的速度、更好的調(diào)試性能和更好的互連特性。

VP1902自適應(yīng)SoC則是AMD最新推出的FPGA產(chǎn)品，在密度、容量和處理速度方面帶來了巨大的提升。AMD全球院士Alex Starr表示，AMD 一直與西門子密切合作，將AMD Versal Premium VP1902納入Veloce Primo CS和Veloce proFPGA CS系統(tǒng)，提高了整體的性能和可擴展性。

雖然Veloce CS系統(tǒng)內(nèi)三大設(shè)備基于不同的芯片打造，不過彼此之間在系統(tǒng)層面具有絕佳的一致性。“Veloce Strato系統(tǒng)在硬件架構(gòu)、硬件模塊化和硬件組成等方面，除了核心芯片有所差異，其他都是一樣的。Veloce Strato CS和Veloce Primo CS可在相同的操作系統(tǒng)上運行，并能在不同平臺之間無縫移動，顯著加快啟動、設(shè)置、調(diào)試和工作負載執(zhí)行的速度。”Vijay Chobisa說。

Veloce CS系統(tǒng)的高性能/可擴展性

綜上所述，Veloce CS系統(tǒng)融合了硬件加速仿真、企業(yè)原型驗證和軟件原型驗證，并在各個環(huán)節(jié)上都帶了數(shù)倍的性能提升。如下圖所示，Veloce CS系統(tǒng)推出的目的是讓芯片設(shè)計工程師、芯片驗證工程師、軟件驗證工程師等相關(guān)人員能夠在正確的時間使用正確的工具。



Veloce CS系統(tǒng)首先在單機性能上帶來了巨大的提升。作為新一代硬件仿真加速器平臺，Veloce Strato CS相較于Veloce Strato+，帶來了4倍的系統(tǒng)容量提升，5倍的性能提升和5倍的調(diào)試效率提升；作為新一代企業(yè)原型驗證平臺，Veloce Primo CS相較于Veloce Primo，帶來了4倍的容量提升，5倍的性能提升和50倍的調(diào)試效率提升；作為新一代軟件開發(fā)用原型驗證平臺，Veloce proFPGA CS相較于Veloce proFPGA，帶來了2倍的容量提升，2倍的性能提升和50倍的調(diào)試效率提升。

除了性能提升之外，在可擴展性和系統(tǒng)構(gòu)建上，Veloce CS系統(tǒng)同樣表現(xiàn)出色。Vijay Chobisa談到，無論是Veloce Strato CS、Veloce Primo CS，還是Veloce proFPGA CS均采用刀片架構(gòu)。其中，Veloce Strato CS支持1-256個刀片模塊，支持能力從4000萬門電路擴展到超過400億門電路，帶來更快速高效的聯(lián)合仿真調(diào)試的Co-model通性能力；Veloce Primo CS同樣可從4000萬門電路擴展到超過400億門電路；Veloce proFPGA CS則支持從單個FPGA桌面板到多刀片機架系統(tǒng)，每個機架可支持高達40億門的設(shè)計容量，過程中所有FPGA I/O用戶均可訪問，保證了方案具有高度的靈活性。

Veloce Strato CS的可擴展性


Veloce Primo CS的可擴展性


Veloce proFPGA CS的可擴展性

如上所述，Veloce Strato CS和Veloce Primo CS之間具有高度一致性，兩者結(jié)合可以提供完整統(tǒng)一的硬件/軟件開發(fā)和驗證平臺。兩者之間運行相同的編譯和運行/控制軟件，允許用戶在硬件加速和企業(yè)級原型驗證當(dāng)中自由切換，Veloce Strato CS和Veloce Primo CS雙機運行可提高6-10倍生產(chǎn)力效益。

針對用于軟件原型驗證的Veloce proFPGA CS硬件，西門子EDA還提供用于軟件原型驗證的Veloce操作系統(tǒng)（VPS），幫助加速設(shè)計的bring up。VPS是一套高效的生產(chǎn)力工具，提供高效編譯的能力，用戶無需手動修改RTL；支持自動化的多FPGA分割；提供時序驅(qū)動的性能優(yōu)化和先進的實時調(diào)試能力。

VPS系統(tǒng)框圖

刀片式架構(gòu)、高度可擴展性以及出色的能耗表現(xiàn)讓Veloce CS系統(tǒng)能夠幫助用戶實現(xiàn)最佳TCO。Vijay Chobisa指出，Veloce CS系統(tǒng)符合數(shù)據(jù)中心要求的占地面積、承重和功率，能夠和現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心兼容，與此同時，Veloce CS系統(tǒng)能夠帶來2倍的密度提升；Veloce CS系統(tǒng)無需水冷，普通風(fēng)冷即可，功耗表現(xiàn)約為~10kW/10億門，讓系統(tǒng)整體功耗降低2倍；Veloce CS系統(tǒng)能夠大幅提升研發(fā)團隊的效率，多用戶、異構(gòu)的工作負載可在不同的平臺上全天候同步運行，帶來5-15倍的效率提升。最后要特別提到的是，Veloce CS系統(tǒng)可與AMD EPYC HP DL385g11服務(wù)器同步運行。

在產(chǎn)品供應(yīng)方面，Veloce Strato CS系統(tǒng)現(xiàn)可供選定合作客戶使用，其三個硬件平臺計劃于2024年夏季全面上市。Veloce CS系統(tǒng)同時計劃實現(xiàn)全面的云上部署。

結(jié)語

當(dāng)前，面向大型芯片設(shè)計，誰能在芯片驗證方面帶來效率提升，就非常有機會在一眾方案中脫穎而出。西門子EDA最新推出的Veloce CS系統(tǒng)在效率、資源可見性、互連和能效方面都有非常強的競爭力，刀片式架構(gòu)更是順應(yīng)了未來發(fā)展的大趨勢。這些優(yōu)勢綜合在一起，Veloce CS系統(tǒng)有望大幅縮短驗證工作的周期。