本文將分享 MathWorks 參與中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)業(yè)高峰論壇暨展覽會(huì) ICCAD-Expo的展臺(tái)展示以及發(fā)表主題演講《MATLAB 加速數(shù)字和模擬芯片設(shè)計(jì)--高效實(shí)現(xiàn) HLS、UCIe 和UVM》。 在當(dāng)前全球科技競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下，中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)迎來(lái)了前所未有的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。為了更好地應(yīng)對(duì)快速變化的市場(chǎng)需求，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，并提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，行業(yè)內(nèi)正積極尋求新的突破和發(fā)展路徑。 作為致力于“加速科學(xué)與工程”的技術(shù)先鋒，MathWorks 于 2024 年 12 月 11-12 日在上海參與了 ICCAD-Expo 展覽會(huì)。在這場(chǎng)匯聚了業(yè)內(nèi)頂尖專(zhuān)家和創(chuàng)新者的盛會(huì)上，MathWorks 在 EDA 與 IP 設(shè)計(jì)服務(wù)（一）分會(huì)場(chǎng)上分享了題為《MATLA B助力數(shù)字與模擬芯片設(shè)計(jì)：高效實(shí)現(xiàn) HLS、UCIe 和 UVM》的主題演講：

（一）MATLAB 是最廣泛使用的芯片系統(tǒng)建模工具

MATLAB 和 Simulink 是全球芯片設(shè)計(jì)工程師最青睞的系統(tǒng)建模工具，廣泛應(yīng)用于高效且高質(zhì)量的芯片研發(fā)。MATLAB 提供基于語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔建模環(huán)境，支持無(wú)時(shí)鐘限制的算法開(kāi)發(fā)，而 Simulink 則提供圖形化建模平臺(tái)，支持多速率模塊、狀態(tài)機(jī)以及其他復(fù)雜的建模結(jié)構(gòu)。MATLAB 代碼可以整合到 Simulink 模型中，您可以靈活地為芯片各個(gè)子系統(tǒng)選用最佳的建模工具。

MATLAB 豐富的白盒算法庫(kù)為芯片系統(tǒng)工程師和算法設(shè)計(jì)師提供了加速系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)和算法開(kāi)發(fā)的有力工具。無(wú)論是研究人員探索新的芯片設(shè)計(jì)可能性，還是技術(shù)支持工程師開(kāi)發(fā)面向客戶的芯片應(yīng)用示例，都能在 MATLAB 的算法庫(kù)中找到豐富且適用的支持資源。涵蓋的內(nèi)容包括但不限于：

符合 5G/WiFi/NTN/Bluetooth 等無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)的物理層算法和信道模型；

新能源汽車(chē)及儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池參數(shù)估計(jì)及電池管理系統(tǒng)（BMS）算法；

UCIe/Ethernet/DDR5/PCIe6/USB 等 SerDes 接口并生成 IBIS-AMI 模型；

車(chē)道級(jí)自動(dòng)駕駛虛擬驗(yàn)證環(huán)境，以及多傳感器融合及路徑規(guī)劃控制算法；

用于拍照、高清顯示和觸控等應(yīng)用場(chǎng)景的圖像處理和 AI 算法。

通過(guò)利用這些算法庫(kù)，工程師們可以更迅速地進(jìn)行原型設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，確保芯片產(chǎn)品既符合最新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，又能滿足特定的應(yīng)用需求。

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（二）無(wú)縫鏈接芯片算法設(shè)計(jì)與 HDL 實(shí)現(xiàn)

在 MATLAB 和 Simulink 中完成算法開(kāi)發(fā)后，芯片設(shè)計(jì)師們可以利用 Fixed-Point Designer 工具自動(dòng)將浮點(diǎn)算法轉(zhuǎn)換為適合RTL實(shí)現(xiàn)的定點(diǎn)算法，從而優(yōu)化芯片面積和性能。接下來(lái)，借助 HDL Coder，能夠快速地將這些算法模型生成為白盒的 Verilog 或 VHDL 代碼，確保了從算法設(shè)計(jì)到硬件實(shí)現(xiàn)的平滑過(guò)渡。 MATLAB 還提供了一系列專(zhuān)為 RTL 優(yōu)化的算法模塊庫(kù)，覆蓋數(shù)字信號(hào)處理、無(wú)線通信、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域。通過(guò)調(diào)用這些預(yù)優(yōu)化的模塊，用戶可以迅速構(gòu)建并優(yōu)化其應(yīng)用，并且通過(guò)自動(dòng)化代碼生成直接轉(zhuǎn)換為白盒的 HDL 代碼。

此外，MATLAB 還支持生成 C/C++、SystemC 和 IBIS-AMI 等多種語(yǔ)言和標(biāo)準(zhǔn)文件，適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景，加速芯片原型設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的過(guò)程。

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（三）驗(yàn)證左移提高芯片設(shè)計(jì)質(zhì)量

隨著算力需求的不斷增長(zhǎng)，芯片系統(tǒng)的復(fù)雜性也隨之增加，這使得降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)成為關(guān)鍵挑戰(zhàn)。驗(yàn)證左移作為一種有效的方法論，正逐漸受到業(yè)界的廣泛關(guān)注，旨在通過(guò)在設(shè)計(jì)早期階段引入全面的驗(yàn)證措施，提高最終產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量。 MATLAB 和 Simulink 不僅在其平臺(tái)內(nèi)提供了豐富的測(cè)試覆蓋率分析、形式化驗(yàn)證、故障注入與分析等驗(yàn)證功能，還為 EDA 生態(tài)系統(tǒng)集成了多種驗(yàn)證接口，例如：

與 HDL 仿真器的聯(lián)合仿真：自動(dòng)執(zhí)行驗(yàn)證過(guò)程，在早期階段高效地檢測(cè)和修正差異，確保 RTL 實(shí)現(xiàn)的正確性；

與 FPGA 硬件的協(xié)同仿真和調(diào)試：在 FPGA 硬件中測(cè)試算法實(shí)現(xiàn)，提供實(shí)時(shí)性能反饋，加速迭代過(guò)程；

生成 UVM 測(cè)試框架：重用 MATLAB 和 Simulink 模型作為黃金參考模型、激勵(lì)生成器或經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的測(cè)試平臺(tái)，簡(jiǎn)化復(fù)雜的驗(yàn)證環(huán)境搭建，提高測(cè)試效率。

通過(guò)將驗(yàn)證過(guò)程前置并集成到設(shè)計(jì)流程中，MATLAB 和 Simulink 幫助芯片工程師們更早地識(shí)別潛在問(wèn)題，減少后期修正的成本和時(shí)間，確保產(chǎn)品能夠更快、更可靠地推向市場(chǎng)。

▼ 綜上所述，MATLAB 為芯片工程師提供了一套全面的自頂向下研發(fā)工具，涵蓋了從架構(gòu)設(shè)計(jì)、算法仿真、定點(diǎn)化、HDL 代碼生成、IBIS-AMI 模型生成、UVM 框架生成等關(guān)鍵工作流程。 MathWorks 一直堅(jiān)定支持中國(guó)集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)，致力于推動(dòng)本地技術(shù)創(chuàng)新，助力工程師們加速將概念轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品，從而推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展與進(jìn)步。 今年，MathWorks 中國(guó)推出了加速器計(jì)劃和初創(chuàng)企業(yè)計(jì)劃，旨在為預(yù)算有限、資源有限、時(shí)間有限的初創(chuàng)客戶提供更多支持和幫助，敬請(qǐng)點(diǎn)擊前方鏈接垂詢。