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前言：FPGA 是站在集成電路金字塔頂端的芯片，在 5G 和 AI 的驅(qū)動下，2018 年的市場規(guī)模約為 60 億美元，預計到 2025 年市場規(guī)模將達到 125 億美元，年復合增長率高達 10.2%。
近日，國微思爾芯 S2C 發(fā)布全球首款 FPGA 驗證仿真云系統(tǒng) Prodigy Cloud System，為下一代 SoC 設計驗證需要而特別開發(fā)的驗證仿真云系統(tǒng)。
超大型 SoC 設計驗證成新難點
研發(fā) FPGA 擁有極高技術壁壘，需要軟件、硬件協(xié)同開發(fā)。FPGA 布局布線復雜，所需的硬件結構繁瑣且良率低。除了考慮芯片架構，編程設計時還需考慮應用場景的多樣性、復雜性和效率，設計壁壘比其他類型集成電路更高。
FPGA 可編輯的特點使其需要 EDA 配套軟件部分一起使用,FPGA 公司不僅需要精專于 IC 設計，更需擁有自主研發(fā)適用于硬件部分 EDA 軟件的能力。這些都使得 FPGA 的研發(fā)門檻變得相當?shù)母摺?/p>
而在超大型 SoC 設計過程中，復雜且冗長的設計驗證工序已成為新的挑戰(zhàn)。用傳統(tǒng)的 EDA 軟件仿真方法已無法在計劃時間內(nèi)完成驗證所需要的程序，加上復雜的應用系統(tǒng)環(huán)境，SoC 必須通過硬件的連接才能復制真實的使用場景。
這也只有基于 FPGA 的原型驗證仿真系統(tǒng)才能達到此目的，加上越來越多的軟件和內(nèi)容需要在 SoC 的設計驗證上實現(xiàn)，以及軟硬件協(xié)同設計驗證的需求。
構建多功能+可擴展的 FPGA 云
Prodigy 云系統(tǒng)是一套多功能、可擴展的 FPGA 原型系統(tǒng)。單個標準服務器機架可建構多達 32 顆 FPGA，多機架可級聯(lián)形成超大規(guī)模的 FPGA 陣列。Prodigy 云系統(tǒng)提供了從 RTL 信號級到 ESL 系統(tǒng)級的多種開發(fā)和設計驗證方法。
為了最大化 ROI，Prodigy 云系統(tǒng)配備了系統(tǒng)級的實時控制與監(jiān)測硬件和基于網(wǎng)頁的資源管理軟件，以實現(xiàn) FPGA 陣列在私有云或公有云上的快速部署，隨時隨地共享 FPGA 驗證資源。
①單個標準服務器機架可容納多達 32 顆 FPGA，多機架可級聯(lián)
②RTL 信號級到 ESL 系統(tǒng)級的開發(fā)和驗證方法
③基于網(wǎng)頁的資源管理軟件，用于多用戶管理、單 FPGA 控制及硬件的實時監(jiān)測
④在統(tǒng)一的圖形界面環(huán)境中完成所有 FPGA 開發(fā)與驗證
⑤豐富的即插即用應用子卡庫可幫助快速構建超大型仿真驗證云系統(tǒng)。
FPGA 可擴展能力:
支持多種 Xilinx 或 Intel FPGA 器件的 Prodigy 邏輯系統(tǒng)；
每個標準服務器機架最多可以裝配 8 套 Prodigy 邏輯系統(tǒng)；
使用 Intel 10M FPGA，單個服務器機架的最大邏輯密度可達 25 億 ASIC 門；
多個服務器機架可級聯(lián)以構成超大規(guī)模的 FPGA 陣列。
驗證方式多樣性:
80 多種原型驗證就緒應用接口子卡庫加速原型系統(tǒng)的部署；
多 FPGA 深度調(diào)試模塊加速了多 Prodigy 邏輯系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)試；
ProtoBridge 支持事務級或系統(tǒng)級的軟硬件協(xié)同仿真能力。
滿足新一代 FPGA 原型驗證需求
為滿足日益復雜的 SoC 驗證需求，推出超大型 FPGA 驗證仿真云系統(tǒng)是非常關鍵的一步。Prodigy Cloud System 是國微思爾芯長期和業(yè)界領先客戶群深度交流而開發(fā)出來的解決方案。
Prodigy Cloud System 配備了業(yè)界最大容量的 FPGA 元件，并可通過標準服務器機架和 Prodigy 連接模組擴充，單機架可實現(xiàn) 32 個 FPGA 組網(wǎng)，達到超過 20 億的邏輯門容量，多機架可擴展成為無最高容量限制的 FPGA 驗證仿真云系統(tǒng)服務集群。
透過新一代的仿真云系統(tǒng)控制模組 Neuro Control Module，可控制服務器機架以及個別單一系統(tǒng)的時鐘源分布及同步及電源、重啟等系統(tǒng)管理，所有的功能都可透過遠端控制達到統(tǒng)一管理和調(diào)配。
為了有效管理仿真系統(tǒng)資源、用戶及項目組，Prodigy Cloud System 通過搭配新推出的云系統(tǒng)控制軟件 Prodigy Neuro Software 進一步增強其功能及其使用方便性。
透過 Prodigy Neuro Software 可實現(xiàn)依照項目需求動態(tài)配置使用硬件資源，透過權限管理，不同使用者可在云端同時執(zhí)行多個項目的驗證仿真。
Prodigy Neuro Software 也可動態(tài)監(jiān)測硬件的狀態(tài)和使用狀況，提供管理者即時訊息提醒和周期性的使用頻率報告，集中有效管理設計驗證項目的執(zhí)行。
Prodigy Cloud System 可搭配成熟的 Player Pro 軟件以簡化多顆 FPGA 分割編譯流程。深度調(diào)試模塊 Prodigy MDM 可支持加速設計調(diào)試。豐富的即插即用應用子卡庫可幫助快速構建超大型驗證仿真云系統(tǒng)。
Prodigy 邏輯系統(tǒng)采用模塊化一體化的設計，開箱即用，大大縮短原型構建的時間。完善的 Player Pro 原型軟件簡化了基于 Quartus 的 FPGA 編譯流程，減少了原型編譯時間。
此外，由于深度調(diào)試模塊 Prodigy MDM 的支持，加速了設計調(diào)試。豐富的即插即用應用子卡庫，幫助快速構建目標原型系統(tǒng)。
與紫光同創(chuàng)達成戰(zhàn)略合作
國微思爾芯由資深硅谷專家團隊于 2003 年創(chuàng)立，是一家十多年來一直專注于集成電路電子設計自動化解決方案的高科技公司。
國內(nèi)知名的半導體企業(yè)國微控股有限公司是國微思爾芯的最大股東，2019 年 12 月國微思爾芯通過引入外部投資人的方式完成了約 3.1 億元人民幣的融資。
目前 國微思爾芯在上海、深圳、北京、成都、杭州、新竹、日本東京、韓國首爾和美國圣何塞均設立分支機構或辦事處，建立了完善的技術研發(fā)與支持服務體系。
近日，紫光同創(chuàng)與國微思爾芯簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方作為行業(yè)內(nèi)互補型企業(yè)，將充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，圍繞 FPGA 國產(chǎn)化替代進行深度合作。
在國家大力實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略、推動芯片產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化替代進程的大背景下，戰(zhàn)略合作關系的建立將為雙方提供難得的發(fā)展機遇和廣闊的合作空間。
結尾：
FPGA 驗證仿真云系統(tǒng)的建設成為一種趨勢，在 FPGA 驗證仿真云系統(tǒng)上可執(zhí)行大規(guī)模的回歸測試和兼容性測試， 不受地域和時間的限制，讓硬件資源得到有效的利用。
