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作者：Karthik Gopal SmartDV Technologies亞洲區總經理 智權半導體科技（廈門）有限公司總經理 隨著AI技術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和接口來傳送數據。在2025年初于拉斯維加斯舉行的消費電子展（CES）上，相關行業組織宣布了兩項顯示接口技術的重大進展，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等協議，讓許多無晶圓廠半導體公司忙于將這些標準和協議集成到他們的芯片中。 針對這些新發布的標準和協議，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。對于一個精明的芯片設計驗證工程師來說，VIP遠遠不僅是一個朗朗上口的縮略詞，有經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、接口、協議和標準都在快速進步，促使芯片設計人員去找到高效驗證其設計的方法。現在是時候把驗證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中更加需要使用VIP在驗證環境中來改進調試、覆蓋收斂和提升質量，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險。 1. 驗證IP是驗證流程的重要部分 驗證一款布滿了集成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，其中許多模塊都基于復雜的行業標準接口協議。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鍵組件的原因。它確保了在調試、收斂覆蓋和驗證質量方面的改進，并減少了項目進度中的復雜環節。它為行業標準接口和對互連協議的支持創建了基礎設施，并為測試/驗證（DUT）項下的設計提供了可進行比較的已知參考。 無論使用什么工具，驗證都是復雜的，并且估計會消耗項目資源的60-80%。用于復雜SoC的測試臺需要各種驗證IP來驗證系統級功能，并通過生成特定于應用的數據流量和檢查器來確認目標性能。 使用高質量的VIP可以使設計師不必成為多種協議的專家。VIP負責根據協議規范的細節來驗證設計，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協議，縮短了SoC的驗證流程并增加測試覆蓋率。它包括事務/序列、驅動、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是符合行業標準的即插即用模塊，通過生成特定于應用程序的數據流來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）中實現的有價值的組件。 VIP由可重用的驗證組件庫和預定義的功能單元組成，它們創建了一種基礎設施來支持行業標準接口、SystemVerilog和SystemC硬件驗證語言（HVL），以及像UVM這樣的方法。高質量的VIP是獨立于平臺，可以跨所有方法和語言工作。 當然，一些VIP針對的是某一個模擬和/或仿真平臺，而不是所有的商業平臺。從模擬到仿真的轉換可能是確有困難、耗費時日和大量資源。然而，一些供應商提供了與平臺無關的VIP，它可以跨不同平臺無縫地使用覆蓋驅動的驗證流，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間，以及快速固件/軟件開發。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議找到驗證IP嗎？ 正如我們在本文一開始就提到了，近年來各個行業組織和標準機構為了在智能化時代搶占有利位置，都在加速推出或者修訂新的協議和標準。立即找到支持這些新的或修訂的協議或開放標準，或處理整個驗證流程的VIP可能是一個挑戰。開發新的或定制的VIP需要時間，并且可能無法在驗證平臺之間進行移植。通過開發專門的編譯器，可以快速創建新的VIP或基于現有的VIP進行定制，幫助減少推出新的VIP或對現有的VIP針對新功能進行定制所需的時間。 一款先進的編譯器可以為業界帶來諸多好處。例如，作為全球領先的設計IP和驗證IP提供商，SmartDV開發了一種高度創新和極為高效的編譯器“SmartCompiler”。該編譯器通過與SmartDV的標準和協議專家配合，就可以為新的協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發模式，而且還避免了由人工開發引入的錯誤和風險。 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言和方法，而與其他語言和方法不兼容。平臺獨立性和可重用性也是需要考慮的問題；一個常見的抱怨是驗證工程師難以分析和調試結果；此外，人工開發的VIP可能無法保持同等水平的性能、生產效率、易于調試的能力和可讀性。 
圖片說明：一家第三方VIP供應商可以使用智能編譯器來為一系列驗證任務創建VIP，包括形式驗證和可進行邏輯綜合的事務處理器、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。（來源:SmartDV） 在更高抽象層上編寫的驗證IP，即使用諸如SmartDV的SmartCompiler這種先進的智能編譯器/生成器（見圖）來生成的VIP的最終可部署版本，可以幫助開發者不必遇到這些抱怨。SmartCompiler這樣的機器生成的VIP可以將代碼質量和測試結果保持在事先確定的水平上，以有效地進行編譯和執行。這樣的VIP可以快速跟隨和補充當今不斷發展的標準與協議、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伙伴具有極高的價值 VIP通常由第三方供應商提供，這些供應商活躍于網絡、存儲、汽車、總線、MIPI和顯示協議等領域內的接口標準開發組織。他們比內部資源更有優勢，因為他們能夠驗證功能的正確性以及行業標準的符合性。除了這些能力，像SmartDV團隊中的這些標準專家都具有標準和芯片設計兩個方面的專業知識。 但是，驗證工程師必須對第三方供應商的VIP進行研究和評估。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。評估過程的另一個重要方面是確保第三方VIP解決方案與標準完全兼容，并覆蓋整個驗證流程。 在實際應用中，沒有一種統一的驗證IP解決方案可以去覆蓋整個驗證流程。實際上，該過程的不同步驟需要不同的驗證IP；在VIP提供的驗證覆蓋類型中通常存在空白。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。而專業的VIP供應商可以填補相關空白。 一個曾經流行的經驗認為，VIP的最佳來源是來自提供驗證和仿真平臺的同一供應商。這過去可能是真的，現在也可能不是真的。在一個競爭異常激烈的市場中，這些供應商的主要業務通常集中在構建驗證環境所需的軟件和硬件的開發和銷售上，這并不是一個很容易的細分市場。所以雖然他們也提供VIP，但這并不是其技術和業務的核心焦點。相反，這是一項用于幫助和支持銷售更昂貴的軟件和硬件平臺的投資。專注于開發和授權VIP的供應商通常提供更廣泛的產品和更好的支持，諸如SmartDV這樣的領先設計IP和驗證IP提供商的產品組合中都有數百種IP產品。 由于各項測試需要覆蓋一系列場景并生成相當數量的測試，創建測試套件以覆蓋100%的協議可能是一項艱巨的工作。對于主要業務不是創建VIP，而是為其EDA等工具創建支持解決方案的VIP提供商來說，這樣的任務可能是一種負擔。對于專門生產VIP的公司來說，情況并非如此。他們是專家，并在生產過程采用了先進的工具，以產生所需的測試套件，以實現100%的協議覆蓋率，并與所需的文檔配對。 全球電子行業將在2025和未來的幾年看到各種新標準和協議的更快推出，因此現在是與那些擁有先進的VIP開發工具，并擁有熟悉這些標準和協議的專家VIP提供商深入合作的時候了。 |
