如何解決復(fù)雜 SoC 集成挑戰(zhàn)?
2025-05-27 09:22:17 EETOP隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點不斷微縮、多芯片集成需求增長,以及對高性能低功耗芯片的要求日益嚴(yán)苛,SoC(系統(tǒng)級芯片)的設(shè)計和集成變得前所未有的復(fù)雜。
真正的挑戰(zhàn)不僅在于硬件集成,更在于如何高效管理海量設(shè)計數(shù)據(jù),并確保所有團隊(架構(gòu)、驗證、物理設(shè)計、軟件等)基于一致、準(zhǔn)確的信息協(xié)同工作。任何信息不一致或遺漏都可能導(dǎo)致嚴(yán)重的項目延誤甚至流片失敗。
當(dāng)結(jié)合 Arteris 的技術(shù)背景來看這一挑戰(zhàn)時,人們自然會想到硬件集成以及 NoC 技術(shù)的優(yōu)勢。傳統(tǒng)上,人們可能認(rèn)為 Arteris 的核心技術(shù)僅在于 NoC,但實際上,Arteris 提供的解決方案遠(yuǎn)不止于此。
本文將深入探討 Arteris 如何通過其全面的EDA工具鏈來應(yīng)對 SoC 集成挑戰(zhàn),并介紹其 Magillem解決方案如何提升設(shè)計效率與可靠性。 SoC 集成的主要挑戰(zhàn) 現(xiàn)代 SoC 設(shè)計可能包含:500~1000 個 IP 模塊、20 萬~500萬個寄存器、多種來源的IP(軟核 IP、第三方 IP、內(nèi)部遺留設(shè)計等)、頻繁的設(shè)計變更(衍生設(shè)計、分區(qū)調(diào)整、重組優(yōu)化)。 傳統(tǒng)的設(shè)計方法(如手動管理電子表格、文檔或分散的IP-XACT/SystemRDL 數(shù)據(jù))已無法滿足需求,這就可能導(dǎo)致: 團隊協(xié)作低效:不同團隊(RTL、驗證、物理設(shè)計、軟件)依賴不同數(shù)據(jù)源,易出現(xiàn)不一致; 錯誤難以早期發(fā)現(xiàn):規(guī)格不匹配等問題可能直到后期才暴露,導(dǎo)致高昂的修復(fù)成本; 設(shè)計迭代緩慢:手動調(diào)整 RTL 層次結(jié)構(gòu)或寄存器映射耗時數(shù)周,影響項目進度。 Arteris 的解決方案: 統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理與自動化
面對 SoC 集成中的海量 IP 管理、跨團隊協(xié)作和數(shù)據(jù)一致性問題,傳統(tǒng)方法已顯得力不從心。 Arteris 的 Magillem 提供了一套標(biāo)準(zhǔn)化、自動化的解決方案,其核心理念是 “單一可信數(shù)據(jù)源”,確保所有團隊基于同一套準(zhǔn)確信息協(xié)同工作,同時大幅減少人工干預(yù)帶來的錯誤和延遲。 1. 單一數(shù)據(jù)源:IP-XACT 標(biāo)準(zhǔn)化 現(xiàn)代 SoC 設(shè)計涉及眾多團隊——架構(gòu)設(shè)計、RTL 開發(fā)、驗證、物理實現(xiàn)和嵌入式軟件——每個團隊都可能依賴不同的數(shù)據(jù)格式(如電子表格、SystemRDL、IP-XACT 或自定義文檔)。這種碎片化信息管理極易導(dǎo)致版本不一致,進而引發(fā)后期設(shè)計返工。 單一可信數(shù)據(jù)源,實現(xiàn)更高質(zhì)量的設(shè)計 Magillem 采用 IP-XACT(IEEE 1685)作為統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型,從根本上解決這一問題: 數(shù)據(jù)一致性:所有團隊(硬件、軟件、證)從同一數(shù)據(jù)庫獲取信息,避免規(guī)格沖突。 自動化接口:通過標(biāo)準(zhǔn)化 API和腳本環(huán)境,實 現(xiàn)設(shè)計數(shù)據(jù)的快速訪問與更新。 IP重用與移植:封裝 IP 的配置、連接性和寄存器映射信息,便于跨項目復(fù)用。 (注:Arteris 是 IP-XACT 標(biāo)準(zhǔn)的核心推動者,曾擔(dān)任 Accellera 委員會聯(lián)合主席,其解決方案深度融入這一標(biāo)準(zhǔn)。) 2. Magillem 核心功能:從集成到寄存器管理 IP-XACT提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ),而 Magillem 的自動化工具鏈則在此之上實現(xiàn)了高效設(shè)計集成。其功能覆蓋兩大關(guān)鍵領(lǐng)域。 (1)集成管理:解決 SoC 組裝的復(fù)雜性 現(xiàn)代 SoC 可能需要集成數(shù)百個 IP,并處理復(fù)雜的總線協(xié)議、信號分割和層次結(jié)構(gòu)調(diào)整。 Magillem 提供: 智能連接生成:自動檢測總線接口,插入膠合邏輯,優(yōu)化信號布線。 層次結(jié)構(gòu)重組:支持模塊的移動、合并或扁平化,適應(yīng)物理設(shè)計的功耗和布局需求。 錯誤預(yù)防:在仿真前檢查連接規(guī)則(如地址沖突或未對接信號),避免后期代價高昂的修復(fù)。 通過RTL重組功能,設(shè)計團隊可以快速調(diào)整模塊層次: 優(yōu)化物理設(shè)計:緩解布線擁堵,改善時序。 多芯片集成:將大型 SoC 拆解為 Chiplet,提升良率。 快速迭代:設(shè)計變更(如 IP 替換)可在 1-2 天內(nèi)完成,而非傳統(tǒng)手工調(diào)整所需的數(shù)周。 (2)寄存器與內(nèi)存映射管理:確保硬件/軟件一致性 寄存器配置直接影響硬件功能和軟件驅(qū)動開發(fā)。Magillem 的寄存器管理功能包括: 統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫:統(tǒng)一管理所有寄存器定義,支持參數(shù)化配置(如訪問權(quán)限、復(fù)位值)。 自動化生成:同步輸出 RTL、驗證測試平臺、軟件頭文件和文檔,消除人工轉(zhuǎn)錄錯誤。 合規(guī)性檢查:內(nèi)置規(guī)則檢查器(如地址重疊、未定義寄存器),提前攔截潛在問題。 這一流程尤其適合復(fù)雜內(nèi)存映射場景(如多級子系統(tǒng)寄存器合并),確保硬件設(shè)計與軟件預(yù)期完全匹配。 Arteris 如何助力 SoC 設(shè)計? 從數(shù)據(jù)到設(shè)計,全程可控 下圖概述了 Arteris 為 SoC 集成提供的所有功能,以及支持的標(biāo)準(zhǔn)和 EDA 工具。 Arteris Magillem 的 IP-XACT 數(shù)據(jù)中樞和自動化工具鏈共同構(gòu)成了 SoC 集成的“神經(jīng)中樞”: 標(biāo)準(zhǔn)化:統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型消除團隊間的信息孤島。 自動化:從 IP 連接到寄存器生成,減少人工干預(yù)。 可擴展性:支持從傳統(tǒng) SoC 到芯粒(Chiplet)設(shè)計的平滑過渡。 Arteris 的完整EDA工具鏈正在重新定義 SoC 集成方式。通過這一體系,Arteris 讓設(shè)計團隊能夠?qū)W⒂趧?chuàng)新,而非淹沒在數(shù)據(jù)管理的瑣碎工作中。
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