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跨入SoC世代 協同建模可望取代內部電路模擬

上網時間: 2007年03月30日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:驗證  測試平台  協同建模 

對Broadcom公司寬頻通訊事業部資深工程技術總監Hooman Moshar來說,功能驗證是他目前最關心的頭號大事。Moshar的寬頻通訊部門約有1,000位工程師,現已開發出一種以C/C++測試平台為核心的‘協同建模’驗證方法。Broadcom曾與Mentor Graphics公司共同開發一款可支援該驗證方法的加速器,但目前尚未公開具體細節。同時,Broadcom還是Accellera組織標準協同模擬建模介面(SCE-MI)標準的主要支持者。《EE Times》編輯葛立偉專訪了Moshar,以深入探討Broadcom公司這項獨具特色的IC驗證方法。

您所在的部門目前主要設計哪一類型的晶片?

Moshar:我們所設計的產品主要包括纜線和衛星視訊轉換盒(STB)接收器、纜線和DSL數據機,以及HDTV等數位電視和消費性產品。我們的晶片整合度非常高,其中並包含大量的類比電路。我們相信,Broadcom是首批採用65奈米製程的公司之一。我們設計的晶片通常在1千萬到1億閘左右。

在功能驗證方面,您認為目前最大的挑戰是什麼?

Moshar:我們所有的產品都擁有大量的人機類比介面內容,包括視聽、語音和電話等。我們擁有高階訊號處理和通訊演算法。由於必須在晶片內進行龐大的嵌入式處理任務,因此必須對軟體層進行管理。

同時,由於整個系統都在一顆晶片上,因此並沒有針對晶片的目標環境。然而,缺乏目標或缺乏建立測試平台的目標描述,將使晶片的功能驗證異常困難。也因此將削弱一些內部電路模擬環境所能提供的優勢。此外,由於產品生命週期很短,而且這些晶片整合的IP經常變化,因此我們很難享受到golden IP的好處。同時,隨著計畫的進展,每項任務都必須重新驗證。

您如何描述你們的驗證方法?

Moshar:在高層級驗證時,這種驗證方法是由物件導向的C/C++測試平台組成。這種測試平台完全基於事務處理,可以無縫地連接到被測設備的硬體描述或軟體描述。一項關鍵的特性就是系統測試平台是無時序的,它與模擬器或硬體加速器的互動方式也是無時序的,不過,它是百分之百可控制的。這是我們已採用了十幾年的基礎架構。

我們可以把高層級的測試平台環境視為Cadence目前Specman的超集。Specman可用來在時脈層或事務層製作各種不同的業務場景以便涵蓋所有邊界條件。我們的環境所處理的基本上是相同的事物,只不過是在更高的業務層上。執行C/C++的高層級類比引擎可以完成所有的調度、業務產生、監控、時序確定、數據擷取以及錯誤排序。這是一個具有全面性功能的環境。

您一直將這種方法稱為‘協同建模’,它與協同模擬有何不同?

Moshar:協同模擬意味著軟體模擬器可在工作站上執行,用戶透過可編程語言介面(PLI),就能與連接到模擬器的元件或匯流排功能模型交換資訊;協同建模則是另外一種執行方式,C/C++測試平台是可控制的,它透過一套定義明確並具有事務處理器的API,與模擬器或硬體交換資訊。

最近你們在硬體加速方面作了很大的投資,原因是什麼?

Moshar:我們通常會計算使用商用模擬器的代價。例如,如果使用Broadcom提供的所有伺服器平台,那麼我們每一款晶片的驗證工作可能都要花幾百年的時間才能完成。而且這樣做也不易於管理,我們必須完成無數的測試案例才能驗證所有的業務。而這正是硬體加速的優勢。

基於硬體的驗證產生了什麼樣的變化嗎?

Moshar:基於硬體的驗證無疑地正在發生改變。過去,模擬器的主要用途一直是內部電路模擬,因此它只適用於已經擁有平台的特定產品,這些產品可讓用戶將模擬器嵌入目標,而且它具有一套完整定義的介面。

就協同建模來說,加速的確是相當新穎的。在缺乏目標、週期數目大,而且可能必須對所有介面進行驗證的情況下,透過加速將獲得事半功倍的效果。但過去的難處在於EDA設計者實際上並不明白獲得最佳途徑的方法。

你們與Mentor Graphics公司的合作進展如何?

Moshar:自1990年代中期,我們就開始與Ikos公司合作,在該公司被Mentor Graphics收購後,我們就開始與Mentor Graphics合作開發下一代硬體。我們為最新的Mentor Graphics Veloce定義了許多要求。目前,我們已擁有了內部開發的新型Veloce,目前正預備使其上線。

我們認為,協同建模方法將擴大晶片級模擬環境,預計約20-30%或更多的軟體模擬器將被取代。我們所有的SoC級驗證都是在沒有任何模擬器的條件下完成的,它們透過C測試平台與硬體進行通訊。

但加速對類比電路的助益不大,你們如何驗證SoC的類比部份呢?

Moshar:類比模組通常具有Matlab或位元精確模型。這種模型可以用來設計模組本身,以及與其交換資訊的第一層數位模組。但在晶片級,模組測試平台對我們毫無用處。因為在晶片級時,必須設計一款抽象C模型以建構系統中的大量業務和邊界條件。

嵌入式軟體驗證對你們來說是一大挑戰嗎?

Moshar:這個問題問得很好。我們的部門有1,000位工程師,其中大約700位是系統和軟體人員。我們所開發的硬體平台不僅可用於硬體驗證,也能讓軟體開發人員用來在早期開發驅動程式。

你們使用形式驗證嗎?這是否有助於減少對模擬與加速的需求?

Moshar:我們目前正在使用形式驗證,但我不認為它能減輕我們必須進行的工作範圍。形式驗證雖有助於確保IP的品質,但它無法應用在SoC層級中。我們還是必須驗證所需涵蓋的所有業務情況。

在Accellera SCE-MI努力建立模擬器與加速器的標準建模介面時,你們扮演著什麼角色?

Moshar:我們正與Accellera委員會就SCE-MI2.0進行合作,該介面可向模擬器和加速器提供標準建模介面,減輕設計團隊所遇到的許多易用性問題。我們可以隱藏內部的基礎架構,使它看起來更像是RTL模擬環境。這正是我們要開發的下一代產品。

其它公司也採用協同建模方法嗎?

Moshar:這是一種標準技術,因此其它公司也已開始採用。我認為,協同建模最終將取代內部電路模擬。

Hooman Moshar

Broadcom公司寬頻通訊事業部資深工程技術總監

Hooman Moshar

現任Broadcom公司寬頻通訊事業部資深工程技術總監,負責住宅寬頻VLSI開發工作

曾任職Xerox公司,從事設計並管理網路出版產品的ASIC開發工作;並曾於Rockwell公司開發基於PC的音訊、傳真引擎控制器和數位無線電話晶片組。加入Broadcom公司後,擴大了有線數據機設計部門,並負責管理Broadcom在加州Irvine的住宅寬頻業務。

南加州大學電機學系學士、碩士(主修VSLI設計與通訊科學)

作者:葛立偉




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