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(shè)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(shè)計驗證成新難點

研發(fā) FPGA 擁有極高技術(shù)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(jié)構(gòu)繁瑣且良率低。除了考慮芯片架構(gòu)，編程設(shè)計時還需考慮應用場景的多樣性、復雜性和效率，設(shè)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，F(xiàn)PGA 公司不僅需要精專于 IC 設(shè)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(shè)計過程中，復雜且冗長的設(shè)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(shè)計驗證上實現(xiàn)，以及軟硬件協(xié)同設(shè)計驗證的需求。

構(gòu)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(gòu)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(shè)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(gòu)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(gòu)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(guān)鍵的一步。Prodigy Cloud System 是國微思爾芯長期和業(yè)界領(lǐng)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(quán)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(shè)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(shè)計調(diào)試。豐富的即插即用應用子卡庫可幫助快速構(gòu)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(shè)計，開箱即用，大大縮短原型構(gòu)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(shè)計調(diào)試。豐富的即插即用應用子卡庫，幫助快速構(gòu)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(shè)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(shè)立分支機構(gòu)或辦事處，建立了完善的技術(shù)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(guān)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(jié)尾：

FPGA 驗證仿真云系統(tǒng)的建設(shè)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。
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