2021年6月9日，Cadence新一代硬件驗(yàn)證產(chǎn)品發(fā)布會(huì)在京舉辦。最新發(fā)布的Palladium Z2企業(yè)級(jí)硬件仿真加速系統(tǒng)和Protium X2企業(yè)級(jí)原型驗(yàn)證系統(tǒng)基于下一代硬件仿真核心處理器和Xilinx UltraScale+ VU19P FPGA，這一全新的系統(tǒng)為當(dāng)前數(shù)十億門規(guī)模的片上系統(tǒng)（SoC）設(shè)計(jì)提供最佳的硅前硬件糾錯(cuò)效率和最高的軟件調(diào)試吞吐率。

作為一家做EDA軟件起家的公司，Cadence一直以來的核心競(jìng)爭(zhēng)力是做計(jì)算型軟件。不過隨著行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，Cadence意識(shí)到客戶的需求遠(yuǎn)超公司原先的設(shè)定，進(jìn)入到一個(gè)新的領(lǐng)域，即——“系統(tǒng)”。目前，Cadence的整體戰(zhàn)略思維就集中在智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)上。

為了加速設(shè)計(jì)周期、提升算力、增強(qiáng)軟硬件協(xié)同，Cadence提出了兩個(gè)思路：第一，通過硬件的方式加速仿真；第二，引用原型驗(yàn)證的方法?；诖?，Cadence推出了Palladium Z2和Protium X2系統(tǒng)動(dòng)力雙劍（dynamic duo），即Palladium? Z2企業(yè)級(jí)硬件仿真加速系統(tǒng)以及Protium? X2企業(yè)級(jí)原型驗(yàn)證系統(tǒng)。對(duì)比2015年推出的第一代，此次全新的系統(tǒng)動(dòng)力雙劍組合基于下一代定制化的硬件仿真核心處理器和Xilinx UltraScale+ VU19P FPGA，將容量提高2倍，性能提高1.5倍。以更少的時(shí)間為大規(guī)模芯片驗(yàn)證完成更多次數(shù)的迭代。

在AMD全球院士、方法學(xué)架構(gòu)師Alex Starr看來，系統(tǒng)動(dòng)力雙劍加速了芯片開發(fā)流程并優(yōu)化了AMD的左移戰(zhàn)略，這是AMD成功的重要成果之一。Xilinx關(guān)鍵應(yīng)用市場(chǎng)資深總監(jiān)Hanneke Krekels也認(rèn)為，系統(tǒng)動(dòng)力雙劍的應(yīng)用可以讓軟件工程師將寶貴的時(shí)間用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證和軟件開發(fā)，而非耗時(shí)的原型驗(yàn)證初啟。

在正確的時(shí)間和使用場(chǎng)景中使用正確的工具

“為什么Cadence用于仿真驗(yàn)證有兩個(gè)硬件產(chǎn)品呢？事實(shí)上在項(xiàng)目的不同時(shí)間節(jié)點(diǎn)所使用的工具是不一樣的。在前期RTL驗(yàn)證、功耗分析這段時(shí)間，會(huì)使用仿真加速的方式，當(dāng)80%、90%的設(shè)計(jì)都已成熟的時(shí)候，軟件團(tuán)隊(duì)開始介入，就會(huì)慢慢將設(shè)計(jì)遷移到原型驗(yàn)證平臺(tái)，直到最后芯片Tape Out。這種流程會(huì)讓流片成功率大大提升。” Cadence亞太區(qū)系統(tǒng)解決方案資深總監(jiān)張永專先生表示。

Cadence亞太區(qū)系統(tǒng)解決方案資深總監(jiān) 張永專先生

Cadence在新一代產(chǎn)品上做了哪些升級(jí)？

• 制程

第一個(gè)升級(jí)是在Palladium Z2的制程上?！拔覀?cè)谥瞥躺嫌幸恍┬碌倪M(jìn)展?！睆堄缹Ｕf道，“簡(jiǎn)單來說就是未來我們的仿真器可以做到幾乎跟軟件仿真是一樣的功能。我們做了一些特殊的設(shè)計(jì)，可以讓原來的硬件仿真，我們叫2 State，0跟1之外，可以加入叫4 State，這個(gè)是一個(gè)非常先進(jìn)的一個(gè)做法，能夠讓系統(tǒng)兼容效率更好一點(diǎn)?！?/p>

• FPGA

第二個(gè)突破點(diǎn)則是在Protium的FPGA上。據(jù)悉，Protium X1使用的是Xilinx UltraScale440，而新一代則應(yīng)用了VU-19P。這使得單克容量變大，同時(shí)效能也有顯著提升?！拔覀?cè)谡麄€(gè)跟主機(jī)的接連這部分，接口做了一些很大的改進(jìn)，可以跟Palladium Z2這個(gè)硬件加速兼容，也就是說在硬件加速可以跑這樣的一個(gè)設(shè)計(jì)，很快也可以遷移到Protium來。”張永專講到，“所以想象一下，以后軟件仿真，硬件加速，原型驗(yàn)證，未來可能合成一體，Compile完全是同一個(gè)平臺(tái)?！?/p>

系統(tǒng)動(dòng)力雙劍，因何獨(dú)霸一方？

• 快

據(jù)張永專介紹，Palladium Z2是目前全世界業(yè)界里編譯速度最快的，能夠達(dá)到數(shù)十個(gè)Billion Gate。“我可以在十個(gè)小時(shí)內(nèi)就拿到Compile。”張永專說道，“早上去上班，晚上下班之前就可以拿到，每?jī)蓚€(gè)小時(shí)可以Compile 250 Million Gate?！?/p>

• 全面的糾錯(cuò)（Debug）功能

Debug的能力實(shí)際上取決于兩方面，一個(gè)是可觀測(cè)性（Visibility），另外一個(gè)就是可控制性。與基于FPGA的仿真器有所不同，基于處理器的仿真器的優(yōu)勢(shì)就在于Debug。Palladium Z2在設(shè)計(jì)上較為特殊，不同于商用處理器，Palladium Z2使用的是Cadence全新的自定制處理器，因此具有強(qiáng)大的Debug功能?！爱?dāng)你的設(shè)計(jì)進(jìn)到Palladium這個(gè)機(jī)器之后，我們的編譯器會(huì)把你的設(shè)計(jì)，再將我的排程工具轉(zhuǎn)化成我的指令級(jí)，放到我這里來執(zhí)行，所以我一Compile，馬上就可以運(yùn)行，不需要Place & Route。當(dāng)你的Design放到我的Palladium里面的時(shí)候，所有的訊號(hào)我都看得到，所以準(zhǔn)確率是100%?！睆堄缹＝榻B到。

• 不需要重新編譯

當(dāng)想要在Debug過程當(dāng)中觸發(fā)一些條件來偵錯(cuò)（即：Trigger Condition）時(shí)，不需要重新編譯。這一點(diǎn)就意味著可以通過快速迭代的方式，讓設(shè)計(jì)收驗(yàn)，達(dá)到較好的質(zhì)量。

• 可快速遷移

Palladium可以快速遷移到Protium，可能在幾天之內(nèi)就可以達(dá)到原型驗(yàn)證的平臺(tái)。這項(xiàng)工作以往是需要投入很大的時(shí)間成本和人力成本才可實(shí)現(xiàn)的。

• 為10億門芯片設(shè)計(jì)提供最優(yōu)的硅前驗(yàn)證表現(xiàn)

據(jù)介紹，Protium的速度是Palladium的3-5倍。在Arm公司設(shè)計(jì)服務(wù)資深總監(jiān)Tran Nguyen看來，系統(tǒng)動(dòng)力雙劍的使用使Arm在最新設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)了超過50%的性能提升和2倍的容量增加，為其提供了驗(yàn)證下一代IP和產(chǎn)品所需的強(qiáng)大的硅前驗(yàn)證能力。

• 應(yīng)用層面廣闊

“Protium也提供了所謂的In-circuit Emulation, Virtualization（虛擬原型）, Memory Model?！睆堄缹Ｕf道，“意味著你可以用實(shí)體的卡在上面跑，比方說PCIe，或者是虛擬的PCIe在上面跑，再或者虛擬的模型都可以。所以應(yīng)用的層面非常廣?！?/p>

Palladium，讓硬件加速惠及整個(gè)產(chǎn)業(yè)

“目前整個(gè)業(yè)界的使用狀況是——全球大概有90%的客戶都應(yīng)用了Palladium。它有最快的硅前Performance，它有強(qiáng)大的功能，像這樣一個(gè)機(jī)架可以容納144個(gè)用戶同時(shí)在上面上線使用?！睆堄缹Ｖv到。據(jù)悉，Palladium可以支持所有的硬件設(shè)計(jì)，RTL Design、Verilog、VHDL都可以接受。另外，Palladium也可以跟外界的虛擬模型放在一起，可以跟仿真一起同時(shí)仿真，看起來就像軟件仿真一樣。此外，Palladium提供非常豐富的內(nèi)存模型（Memory Model），例如：DDR5、DDR4、 HBM或UFS。 Palladium有一個(gè)特殊的模擬方式，可以把內(nèi)存直接放到硬件加速器上，因此可以解決所有在復(fù)雜系統(tǒng)上用得到的內(nèi)存模型。最后，Palladium為PCIE、USB、Ethernet等標(biāo)準(zhǔn)界面都提供相應(yīng)的物理接口，例如降速墻或虛擬模型?！熬湍壳翱磥?，我們現(xiàn)在還沒有任何一個(gè)設(shè)計(jì)說不能上Palladium，它可以讓整個(gè)產(chǎn)業(yè)都能夠得到硬件加速的好處?！?張永專如是說，“另外，Cadence對(duì)中小客戶也會(huì)提供很好的支持，例如使用云、租用等比較靈活的方式為有資金問題困擾的企業(yè)創(chuàng)造更為便利的條件?！?/p>

提速安全兩不誤

談及信息安全問題，張永專表示，系統(tǒng)動(dòng)力雙劍在信息安全方面同樣提供保障。Cadence Palladium與服務(wù)器和主機(jī)的溝通通道是經(jīng)過加密的。所以，從整體來看它的需求是不容易被破解的。由于其設(shè)計(jì)是經(jīng)過編譯的，并非原來的，因此使用這樣的平臺(tái)來進(jìn)行仿真加速以及原型驗(yàn)證可以實(shí)現(xiàn)提速與與獲得信息安全保障的雙贏。

孿生兄弟雙引擎，聯(lián)手解決產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)

在英偉達(dá)，對(duì)高端圖形和超大規(guī)模設(shè)計(jì)的每一次升級(jí)都意味著復(fù)雜性的增加，上市時(shí)間也會(huì)愈發(fā)緊張，而采用結(jié)合Cadence Palladium Z2和Protium X2系統(tǒng)的通用前端流程，英偉達(dá)可以優(yōu)化功能驗(yàn)證(verification)、功能確認(rèn)(validation)和硅前軟件初啟的工作負(fù)載分布，按時(shí)完成對(duì)最復(fù)雜GPU和SoC設(shè)計(jì)的全面驗(yàn)證?！斑@兩個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力雙劍像孿生兄弟雙引擎，協(xié)助解決整個(gè)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在看到的比較大的問題?！睆堄缹Ｗ詈罂偨Y(jié)道。