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谁在从复杂性中获利

系统级工具正在起飞,并且随着收入的增加而变得更好。

受欢迎程度

工具供应商的利润越来越多地来自过去表现相对较差的领域,这反映出芯片设计复杂性的上升和工具本身的巨大改进。

电源的影响,内存拥塞,高级节点的影响,如进程变化,电迁移和RC延迟互联电线和软件的爆炸式增长——都在相同或更紧密的市场窗口内——几乎在每个层次和每个组织中都能感受到。它们正在移动设备和企业服务器上工作的工程团队中引起焦虑,并且正在改变诸如模拟模拟并将其建模为主要的利润中心,现在可以证明在研发方面进行重大投资是合理的。

虽然在最先进的节点上,工具供应商的利润总是最大的,但其中一些工具和方法花了近20年的时间才真正开始运转。延误主要有以下几个原因:

•直到最近,这些工具还没有足够的马力来为供应商的投资提供业务案例。对于大多数设计来说,模拟已经足够好了,而在不足之处,我们总是能够在最后一刻的合同基础上投入更多模拟器和人力。这种方法在45/40nm工艺上开始失去动力,特别是在finFET的出类拔萃。
•虽然人们总是对高级建模感兴趣和关注,但对它们的准确性和抽象出来的东西也有一定程度的不信任。这种不信任感随着建模的复杂性而增加。模型显示最佳采用的是相对狭窄的细分市场,例如明星IP,在这里它们可以根据广泛的条件和使用模型进行充分表征。但即便如此,情况也开始发生变化。
•专家和专业知识的文化是设计自动化发展的核心。芯片制造商往往更信任人,而不是工具,这使得自动化的采用相对缓慢,在45/40nm设计公司之前,在更多的地方都能做到这一点。但是复杂性已经远远超出了人类的理解。再加上需要在设计周期的早期开始软件开发,如果没有仿真、高级仿真、FPGA原型设计和至少一些高级建模,就不可能保持竞争力。

这在很大程度上改变了工具方面的盈利方程,而这场游戏的风险正成比例地上升。导师图形而且节奏两者最近都推出了虚拟仿真,这允许根据需要添加更多的处理能力。与此同时,Synopsys对此一直积极推动软件工具和原型设计。

这些举措背后的信息是,如果复杂性能够得到充分的管理,对每个人都是有利可图的;如果没有得到充分的管理,对每个人都是不利的。

Mentor Graphics仿真部门营销总监Jean-Marie Brunet表示:“我们看到两种类型的soc正在开发中使用仿真。“一类是依赖于USB或PCI Express等标准接口的soc。它们是一组复杂的接口,但它们是标准的,您可以非常有信心地使用复杂SoC任务的模型。第二种涉及复杂的soc,其中接口有轻微的修改。这些公司并不分享自己的核心IP,所以很难进行建模,也需要花费大量时间。在第一个方面,竞赛是看你能多快地执行SoC并验证它。在第二种情况下,捕捉物理目标并连接到虚拟世界的环境更加困难。这需要大量的建模。”

这也会带来一系列问题。有些工程组织可以适应这些变化,有些则不能。

“这不是自然发生的转变,”布吕内说。“1号桶推动了巨大的标准化。我们在这个季度看到了新的协议,所有的IP提供商都被迫停止并开发模型。这是一个自我实现的生态系统。第二部分是迫使EDA供应商提供更多的解决方案。”

IP供应商确实在开发模式。手臂购买碳设计系统因为其建模技术可以用来更快地验证设计中的ARM核心。

ARM开发解决方案集团(Development Solutions Group)模型技术总监Bill Neifert (Carbon的前CTO)表示:“从历史上看,建模对于移动领域的公司来说已经被证明是极其重要的,因为所使用的设计方法。”“其他面向消费者市场的SoC设计日益复杂,目前正在推动进一步采用。准确和早期的建模将提高设计效率,并更快地进入市场,我们已经在服务器和企业领域看到了这一点。”

收购Carbon对Carbon和ARM都很有好处。一方面,它让Carbon比过去更早地获得ARM的设计,有时甚至是一年之前,它允许ARM为其新的核心和软件开发复杂的、经过良好测试的模型,然后再交付给客户。这有助于降低一些复杂性,特别是对于SoC集成,因为详细的IP特性已经融入到这些模型中,并且它加快了上市时间。

第二选择?
这里不太明显的是,被搁置在一边多年的工具在很大程度上开始拯救,因为还没有为硬件-软件协同设计或一键验证开发出优雅的解决方案。这些通常是蛮力解决方案,这些解决方案所提供的力量使它们非常受欢迎。

微软营销副总裁Mike Gianfagna说:“仿真实际上是硬件-软件协同设计的另一种方式,到目前为止,还没有人提出一种复杂的方式来实现这一点。eSilicon.“你希望拥有所有东西的指令和周期都准确的模型,并且能够在软件中实现。现在你必须设计和调试芯片,然后设计和调试芯片的模型。别无他法。目前还没有一种模式可以做软件。”

他并不是唯一持这种观点的人。并不是每件事都像十多年前所承诺的那样得到了解决,这将重点重新放在了更好的处理能力和吞吐量上。最大的变化是计算能力和虚拟化的可伸缩性,这意味着计算资源可以由分散在不同位置和时区的组共享。

Cadence公司系统开发套件产品营销部门主管Frank Schirrmeister说:“我们需要在使验证更智能方面取得突破。”“在这样做的同时,我们感谢仿真和系统级建模,这两者都可以帮助解决这个问题。复杂性变得如此之大,以致于错误是不可避免的。有很多事情你可以忽略,这就是为什么你需要更全面地看待系统的能力。”

模型在历史上一直是设计团队的大杂烩。对于明星IP(如处理器或标准接口),这些模型都有很好的定义。这至少部分是因为它们在更多的设计中被使用,并被用于多代硬件。

Schirrmeister说:“模型的问题在于新的内容和不同的组件。“如果你用与过去不同的方式组装它,它可能会断裂。”

繁荣的时间
然而,不断上升的复杂性,对软件速度的强调,以及更紧凑的设计时间表,使得工程团队在购买更快的工具和专注于已被证明有效的更高抽象级别方面几乎没有选择。随着采用的增加,人们对新工具和方法的熟悉程度也在增加,对这些工具的试验也在增加。这反过来又推动了更多的销售。销售的增加促使工具供应商投入更多,竞争更加激烈,这反映在新功能上,如易于使用和新标准的努力。

的硬件部门总经理Zibi Zalewski说:“模拟器的新使用模式使仿真的用户基础比过去更广泛Aldec.“我们都记得传统的比特级加速是如何工作的。实际上,要获得良好的加速是相当困难的,特别是在模拟测试台中。重用经典的测试台架来连接通常通过事务消息进行通信的模拟器也很困难。现在,随着在测试平台开发中采用事务级方法,情况正在发生变化。UVM使用的增加正在弥合模拟器和模拟器之间更容易集成的差距。一旦我们实现了UVM,或者一般来说,实现了事务级测试台库,那么连接模拟器并从它提供的速度中受益就更加自然了。测试平台实际上保持不变,只是增加了一个用于连接的功能层。这种模拟模式非常适合硬件开发人员。他们的测试平台是可重用的,仿真加速了模拟器中非常先进的调试实用程序。”

其结果是模拟器的受欢迎程度大幅提高,并且越来越依赖于工具供应商的销售。在本季度给分析师的一份声明中,门拓董事长兼首席执行官沃利•莱茵斯(Wally Rhines)将季度销售下滑的部分原因归咎于用户评估新设备时,模拟产品销售出现停滞。

软件的影响
软件团队一直都是仿真的忠实信徒,但直到最近他们才有足够的内部资源来购买仿真。即使在五年前,软件工程师在半夜在硬件工程团队睡觉时使用模拟器的故事也并不少见。但随着软件越来越多地集成到硬件设计中,这样的故事越来越不常见了。其结果是更快的设计,以及两个世界更好的融合。

Zalewski表示:“软件团队一直在使用虚拟模型和平台测试软件,通常在整个SoC或子系统的RTL代码可用之前就开始了项目。“为了将软件测试迁移到硬件,每个人都必须等待设计师提供硬件可实现的代码,然后在模拟或原型中运行它。这意味着软件和硬件团队是分开工作的,soc级别的验证主要发生在原型设计阶段。为了解决在项目早期阶段进行soc级测试的问题,并缩短整个项目验证时间,引入了虚拟环境/模型和模拟器之间的集成。由于SoC的一部分是虚拟模型,而其余部分是RTL,因此我们的想法是连接这两个世界,并比过去更早地提供SoC级别的验证。这再次使更多用户能够访问整个SoC或主要子系统。”

不过,这并没有完全打消人们对资源的抱怨。Cadence的Schirrmeister表示,软件团队总是会抱怨仿真的速度不够快,或者FPGA原型的运行速度更快,但需要更长的时间。

Schirrmeister说:“软件在速度方面是永不满足的。“但这里的关键是软件需要能够与硬件对话,并且在每个新节点上模拟需要运行越来越多的周期。即使是边缘节点,虽然它们可能很小,但它们确实与周围的系统相互作用。”

结论
随着仿真、FPGA原型设计、甚至高级和专业仿真的销售,没有人知道如何利用抽象来满足相同硬件的需求。有太多的变量,太多的变化,太多的强调做不同于竞争对手的设计,以适应所有人。

这将责任推回到更大的马力、更有限的抽象性以及将所有这些融合在一起的方法上。虽然它并不完美,但它确实能更快地完成工作——而且越来越多地适用于设计中的更多元素,包括软件。时光倒流,这些方法似乎是次优选择。但是设计一直是一个进化的过程,从长远来看,这些越来越像管理设计复杂性的最佳选择,确保硬件和软件都能正常工作,并为工具供应商建立一个长期的方向,这样他们就可以继续完善和改进这些选择。



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