芯华章：为国产计算机架构与产业生态补上验证短板

在中国集成电路产业链条上，EDA一直是一个巨大的短板，尤其是数字验证工具的匮乏，已经成为制约国内高端芯片发展的一个重要因素。

不过，随着国内EDA企业的崛起，这一局面正在发生改变。今日，国内EDA智能软件和系统领先企业芯华章发布了高性能多功能可编程适配解决方案“灵动”（EpicElf），以及国内率先支持国产计算机架构的全新仿真技术，标志着国内EDA行业在此方面迈出了重要一步。

据了解，本次发布的验证EDA产品与技术，已经在国产飞腾服务器上通过验证，能兼容当前产业生态，并面向未来有助于支持下一代计算机架构，是建设中国自主研发集成电路产业生态的重要里程碑。

高性能多功能可编程适配解决方案“灵动”（EpicElf）用于FPGA原型化平台，可一卡替代多种原型验证进口子板，具备强大的功能和适配能力，可进一步加快验证收敛，助力软硬件协同开发，提高芯片设计的研发效率。

“芯片的制造需要高昂的成本，所以在投片生产之前, 芯片设计厂商都需要一个平台，可以把设计代码跑起来，模拟芯片的真实工作环境，这样一个平台，就是FPGA原型验证平台。”芯华章科技硬件验证平台研发副总裁陈兰兵给出了FPGA原型验证平台的定义。

现有原型验证平台的使用过程中，通常需要根据产品开发需求，配置不同的接口协议子板，例如以太网、PCIe等复杂的高速接口，用来连接被设计芯片真实的应用场景。目前在主流FPGA原型验证平台上，用户通常需要购买昂贵的多种单一协议的进口子板，给开发带来了很多不便。“我们发布的‘灵动’高性能多功能可编程适配解决方案，就是希望能为行业解决这一大痛点。”陈兰兵表示。

据陈兰兵介绍，对比传统或自研接口子板，灵动具备以下优势：

•全新的硬件架构体系：支持多种不同高速接口协议，释放原型化的IO资源并提高原型化的逻辑利用率

•成本优势：最多可节约四倍的使用成本，并且能够同时支持多种接口协议

•具备两种使用模式：用户可直接使用，也完全开放给用户做自定义编程，增加使用的灵活性

•强大的高速系统互连设计能力：实现1.2Gbps 单线高速传输，发挥芯片最大的吞吐能力

对于芯华章能在这么短时间研发出产品，陈兰兵认为有三个原因：芯华章硬件验证平台研发团队拥有累积超过30年的原型验证和硬件仿真器产品的研发经验与项目经历，采用了强大的高速系统互连设计能力，以及建立了完善的供应链保障体系。“在短短三个多月时间，我们团队就打通了从产品方案设计到生产制造、调试的全流程。”

本次芯华章还发布了支持国产计算机架构的全新仿真技术。其基于LLVM的全新架构，突破传统仿真器仅支持单一X86架构的局限，具备灵活的可移植性，可兼容当前主流架构并有助于支持未来多核与异构的大规模计算机处理器结构。

仿真技术是保证集成电路设计正确性的关键技术之一，芯片设计公司通过软件仿真数字电路的行为，发现并修复问题。

但是传统仿真器有很大局限，仅支持单一的X86架构，从X86将设计部署到ARM需要EDA厂商定制化的支持，成本非常高昂。而未来的技术平台的趋势，是云和多核与异构计算机结构为主，除了X86之外的多核技术正在蓬勃发展。传统的仿真技术已经难以适应未来的发展。

“我们团队已经探索到了明确的技术突破口。”芯华章科技动态仿真及形式验证研发副总裁齐正华告诉集微网，“ LLVM是一种用于建立编译器的基础框架，可以使用任意的编程语言，在这个框架上构建程序语言的编译器优化、链接优化，还可以作为多种语言的后端，提供与变成语言无关的优化和针对多种CPU的代码生成功能。”

对比传统仿真技术，芯华章全新仿真技术具备以下优势：

•全新的架构体系：灵活的可移植性、友好的软硬件生态支持

•有助于支持不同的处理器计算架构，如x86、ARM、RISC-V、MIPS、GPGPU、NPU等

•全新的数据结构和优化的算法：通过算法，优化验证算力分配，进一步提高芯片设计验证效率

•符合IEEE1800 标准

•事件驱动型，精度与目前商用数字仿真器一致

•基于LLVM的原生编译后端

芯华章团队已经与国内国内最领先的自主高性能计算微处理器企业、全球领先的互联网企业、全国领先的5G通信和AI芯片设计公司合作，重构了集成电路验证EDA的底层运算架构。

齐正华表示：“目前市场主流仿真器，从x86移植到ARM需要长达12个月的时间与人力成本，而芯华章的仿真技术是原生支持ARM的，用户的移植成本为0，能极大地提高验证效率。我们的仿真技术基于LLVM，这使得未来移植到RISC-V, GPGPU, NPU 的平台会变得非常容易，是建设中国自主研发集成电路产业生态之路上的一个里程碑。”

对于芯华章的产品，客户给出了很高的评价。天津飞腾信息技术有限公司副总经理郭御风就表示：“飞腾的核心研发集中在芯片的设计和创新，而EDA验证在芯片的研发过程起着非常关键的作用，是核心环节的关键技术。芯华章在验证领域有深入的理解和多年的研发经验，基于处理器芯片的架构和需求，快速研发出了适合国产CPU架构的验证技术解决方案，这是极具开创性的重要里程碑，不仅能为我们的验证工作带来更多的便利，也能给芯片设计公司提供更多的选择。”

芯华章科技首席科学家林财钦（TC Lin）表示：“芯华章致力于开发一个完整的工具和验证环境，以符合当前和未来芯片和系统设计的需求。我们的研发团队根据市场需求，开发符合不同使用模式的验证工具，提高验证工具效率并加快日益复杂且耗时的验证收敛，这次发布的仿真技术和产品正是基于合作伙伴的需求联合研发。未来，我们也将继续基于此理念，携手合作伙伴推出更先进的产品。”

最后，芯华章科技董事长兼CEO王礼宾表示：“我们能以极高的效率推出全新的技术和产品得益于生态合作伙伴的大力支持，以及几位技术领袖的实力加盟，芯华章研发团队在EDA验证技术上已深耕多年，深知当前技术的的局限性，并探索到了明确的技术突破口。芯华章将加快全系列的新一代验证EDA系统和软件的研发和推出，融合人工智能算法、机器学习、与云计算与高性能硬件系统等前沿科学，以全新的技术完善中国EDA工具产业链，与生态合作伙伴共同开创新时代，支持中国数字经济建设。”