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測試與測量  

用新型驗証工具縮短複雜IC設計周期

上網時間: 2002年04月27日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:Verification Tool  驗証工具  SXGA  multimedia verification environment  多媒體驗証環境 

商業用戶和家庭用戶都希望顯示器和投影機能播放出生動逼真的影像,因此傳統的多媒體產品設計模組就需要有更大、更複雜的晶片,也使得設計人員在整合這些複雜模組時面臨重大技術挑戰。

Cadence旗下的Quickturn公司專門為複雜新興應用開發和驗証建立軟體環境,這種環境特別適用於像SP3D晶片設計公司(飛利浦半導體的子公司,專用從事先進的3D影像應用開發)之類的企業。本文介紹SP3D如何縮短LCD控制器晶片設計的驗証工作時間。

SP3D的SAA6714是一種SXGA三端輸入薄膜電晶體(TFT)顯示控制器,可執行SXGA LCD顯示器/投影機輸入數據的處理與測量所有必需功能,這種功能強大的百萬閘級晶片含有一個精巧的時脈產生模組,在時脈樹上有大量多路轉換器,另外還有5個非同步時脈、14個容量可變RAM以及一個DDR-RAM介面。SAA6714晶片整合了目前市場上高階消費者的要求,如子母畫面、雙視像流水線、梯形畸變校正和影像增強動態噪音減除等功能很快都將成為必備的配置。

開始時SP3D的目標是開發一個具有SXGA功能的產品,在速度、性能和價格上優於競爭對手。這就意味著要生產的是一個複雜晶片,需要進行全面而有效的驗証,更重要的是,驗証方法應能在第一時間找出所有缺陷,從而在市場上擊敗競爭者。

當SP3D開始進行控制器晶片開發時,他們制定了一個推出時間,在不犧牲品質的前提下勝過潛在對手。為達到這一目標,他們選擇了Quickturn的多媒體驗証環境,該環境使用MercuryPlus N3000模擬系統和Quickturn高性能的增強版Video SpeedBridge產品。

Video SpeedBridge可為在線模擬器和目標硬體提供所需的速度緩衝和介面,使開發人員依據現實數據標準使用真實數據來驗証其設計。Video SpeedBridge以模擬速度產生視像數據送入被模擬設計中,然後從模擬器中捕獲數據進行分析,並以近似即時的方式將視像數據重現在顯示器上,讓設計人員對設計進行測試和除錯。Video SpeedBridge增強版可為用戶提供不同價位的多種性能選項,在信號源端性能可高至2MHz,在數據採集端則達10MHz。SP3D公司考慮過使用類比技術,但認為那樣速度太慢,而且測試事件太小,解決方案也不多。SP3D SAA6714平均速度為700kHz,該公司相信SAA6714的複雜程度需要一個能容納整個百萬閘設計的模擬器,並能在現場評估產品各種能力,最後他們選中了Quickturn的MercuryPlus(圖1)。

SP3D先從技術指標入手開發了一個C模型,用來作為‘黃金參考’和對算法功能進行測試的方法,這樣可保証提供給RTL模擬和閘級模擬的是相同的C模型測試事件,因而結果可以互相比較。一旦確認某些基本測試通過,並且網表看起來相對穩定,SP3D就準備對設計進行模擬以便作進一步除錯,如果三種其它驗証方法(RTL、閘級和模擬)與黃金C模型完全吻合,SP3D即可開始著手出帶(tapeout)。

因為SP3D的設計人員並沒有使用Quickturn的HDL-ICE工具將SAA6714設計的RTL描述直接映射為模擬器格式,所以設計人員要在模擬前將RTL合成到閘級格式中。當閘級網表在類比中透過一些基本功能測試後,網表就轉向模擬器,在這完成之後,作為與模擬器整合的一個步驟,SP3D透過暫存器寫入來存取晶片。

設計人員先驗証晶片基本功能,然後增加Quickturn系統其餘元件(RGB SpeedBridge和增強型Video SpeedBridge)到他們的模擬環境中。RGB SpeedBridge使設計人員能夠看到在“真實”的視訊投影機LCD面板上所顯示的影像,而Video SpeedBridge則能捕獲、分析和觀察採集端的數據,並產生數據從信號源端送入模擬器(圖2)。

為完成模擬環境,SP3D使用了一個專用目標系統,包括一些定製的板(DDR RAM、時脈、PLX IFC)及一個PLX SpeedBridge與目標IC。PLX SpeedBridge進行簡單的PCI到局部匯流排和到I2C匯流排的轉換並將I2C信號速度降至模擬器速度,PLX IFC板作為模擬器和PLX SpeedBridge之間的介面晶片及模擬器內設計的時脈源,目標PC中還有必要的驅動器和軟體以幫助產生影像數據。

當環境設置完成後,SP3D就開始執行更複雜的測試以在模擬器內驗証3D影像控制器晶片,同時使用RGB SpeedBridge和Video SpeedBridge對影像進行交互式觀察和分析。

原來的開發小組有18個人,後來又加入兩個從事驗証工作的開發人員。整個小組用了2到3周將設計轉換成MercuryPlus,不過由於軟體處於then-beta狀態使部份工作受到線纜問題的阻礙。另有一部份時間花在設計的RAM和ROM建模中,以便能在模擬器內部使用。在一個帶雙處理器和4G RAM的專用HP J6000電腦上,該設計的MercuryPlus編譯僅用了3個小時。

在對模擬器進行評估時,編譯時間和模擬器執行所能得到的原始性能一樣重要。編譯時間是一個很直接的標誌,它可顯示出一天內可以進行多少遍設計以找出和修復更多缺陷。因為Quickturn採用了自己定製且主要為模擬而設計的FPGA,所以大幅縮短了編譯時間,大大增加一天內所能進行設計的次數。

SP3D開發小組在控制器晶片中發現了10個嚴重缺陷,其中5個在主控制邏輯中,對設計絕對是致命的。如果沒有被MercuryPlus發現,這五個缺陷中的任一個都會導致重新開始晶片設計。這可不是一件小事情,因為每作一次都要花費2∼3個月,將使產品的推出超過預定時間。

SP3D繼讀使用MercuryPlus對設計進行模擬,並計劃將Quickturn的HDL-ICE軟體加入其驗証流程以使過程更加流水線化。HDL-ICE讓用戶直接將RTL映射到模擬器中,也即意味著SP3D可在設計周期中更早地使用模擬器,進一步加快處理過程。現在SP3D必須將VHDL/Verilog RTL碼翻譯成閘級網表,而使用商用合成工具進行這一工作要花費大量的時間,平均來講HDL-ICE能在30分鐘內完成一個4兆閘的RTL設計合成,因此SP3D估計他們定製的Quickturn驗証環境能使複雜的多媒體晶片項目驗証工作減少4∼6周的時間。

Guy M. Cortez

方案推廣經理

Quickturn

Patrick Scheer

驗証經理

SP3D Chip Design GmbH




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