由工業(yè)和信息化部指導(dǎo)，西安市科學(xué)技術(shù)局、西安市集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展中心和中國(guó)電子報(bào)社主辦，陜西省半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)、西安軟件園發(fā)展中心和西安地區(qū)科技交流中心協(xié)辦的2010年(第二屆)中國(guó)FPGA產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇于8月31日在西安市隆重舉行。本次論壇的主題是“可編程技術(shù)加速中國(guó)科技創(chuàng)新”，來(lái)自國(guó)內(nèi)外數(shù)十家企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)的200余名代表參加了本次論壇。

　　圖為：Synopsys 亞太區(qū)FPGA產(chǎn)品總監(jiān)陳俊麟演講。

　　Jimmy Chen：

　　從早上到現(xiàn)在，大家談的都是FPGA的工藝上，還有它直接的應(yīng)用上做生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的方法，在這里我換一個(gè)角度來(lái)看FPGA的應(yīng)用?，F(xiàn)在越來(lái)越多在工業(yè)上把FPGA拿來(lái)做原型驗(yàn)證的方式，這個(gè)也是FPGA非常大的一個(gè)市場(chǎng)，所以從(英)這個(gè)角度來(lái)說(shuō)我們也有一些做法，我在這邊跟大家交流一下。

　　首先提到的包括幾個(gè)方面：第一個(gè)，為什么要做FPGA為基礎(chǔ)的原型驗(yàn)證平臺(tái)?這里的驗(yàn)證平臺(tái)包括你在演算法的初期的驗(yàn)證，然后再討論一下(英)在這個(gè)地方所提出來(lái)的解決方案我們稱之為(英)60的解決方案，然后把一些領(lǐng)先平臺(tái)的做法跟大家分享一下。

　　現(xiàn)在不管設(shè)計(jì)一個(gè)SOC或者一個(gè)新的產(chǎn)品，舉一個(gè)最普遍的例子里來(lái)看，像蘋果的這個(gè)產(chǎn)品，一般來(lái)說(shuō)在65納米的工藝以下，這些公司已經(jīng)在軟件的開發(fā)方面有超過(guò)50%的支出，所以說(shuō)不管在機(jī)構(gòu)上、在IC的設(shè)計(jì)上，這個(gè)都不到它50%的總開銷，在軟件上面已經(jīng)超過(guò)50%，所以這個(gè)變成一個(gè)產(chǎn)品成敗的最重要的關(guān)鍵。在右邊這一幅圖，據(jù)先前的一些市場(chǎng)調(diào)查報(bào)告，這些做產(chǎn)品的公司一致認(rèn)為在功能設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤上面是他們最不想看到的，也提到他們?cè)诠δ茉O(shè)計(jì)的錯(cuò)誤上面其實(shí)占有60%的失敗的可能性。功能設(shè)計(jì)的上面除了硬件以外還包括軟件，所以變成軟件的開發(fā)跟驗(yàn)證，其實(shí)是現(xiàn)在最主要的一個(gè)課題。過(guò)去在軟件的開發(fā)，通常是在硬件開發(fā)完成，而且在SOC的設(shè)計(jì)里面，樣件回來(lái)以后才會(huì)真正地開始做，初期可能做一些軟件開發(fā)，但是真正做驗(yàn)證會(huì)在樣片回來(lái)以后。但是這種做法已經(jīng)沒有辦法適合現(xiàn)在的商品競(jìng)爭(zhēng)的原則，所以現(xiàn)在的做法已經(jīng)都是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期就開始規(guī)劃這個(gè)硬件怎么設(shè)計(jì)、軟件怎么設(shè)計(jì)，在這個(gè)時(shí)候也開始設(shè)計(jì)一個(gè)軟、硬件協(xié)同驗(yàn)證的平臺(tái)。所以，你可以看到，在左邊一半下面的這個(gè)圖，在投片的時(shí)候其實(shí)軟件開發(fā)就已經(jīng)完成，在這個(gè)樣片回來(lái)大概在第一天或者第二天里面，軟硬件整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就馬上照原來(lái)的計(jì)劃來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。所以這個(gè)方式主要用了FPGA為主的原型驗(yàn)證平臺(tái)，這底下的圖是原型驗(yàn)證平臺(tái)的樣子。大家看到這里面的好處，用FPGA，或者單一的FPGA，或者很多個(gè)FPGA，所能夠達(dá)到的好處，就是能夠把整個(gè)的設(shè)計(jì)做到FPGA的平臺(tái)上面，而且能夠接上實(shí)際的輸入輸出的信號(hào)，而且能夠達(dá)到將來(lái)要達(dá)到目標(biāo)的速度，而且它可以大量制造能夠讓許多用戶一起來(lái)使用這個(gè)，所以能夠達(dá)到這樣的要求。在速度上面其實(shí)這是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)，當(dāng)然我們不管在做什么系統(tǒng)，SOC，或者做FPGA，或者在演算法的初期，我們都要考慮這個(gè)驗(yàn)證平臺(tái)能不能夠達(dá)到一定的速度，在仿真環(huán)節(jié)里面，其實(shí)不管是直接的仿真，或者是加上加速，這些速度都不夠。主要的差別在哪里呢?差別在于一些界面的需求，你的原型驗(yàn)證平臺(tái)的界面只要達(dá)到這個(gè)速度，你的整個(gè)平臺(tái)才算完整，才能正常操作軟件、硬件一起來(lái)做驗(yàn)證。所以這個(gè)是用FPGA做驗(yàn)證平臺(tái)最大的好處。大家也都接受這個(gè)觀念，但是在很多公司在考慮達(dá)到這個(gè)效果的時(shí)候，看法會(huì)比較不一樣，有些公司會(huì)在內(nèi)部成立一個(gè)組織，專門來(lái)做內(nèi)部的驗(yàn)證平臺(tái)設(shè)計(jì)FPGA為主的PC板，當(dāng)然這里面也都可以達(dá)到我剛剛說(shuō)的這些目標(biāo)。從04、05年開始，有一些商業(yè)導(dǎo)向的驗(yàn)證平臺(tái)的廠商，那個(gè)時(shí)候把一些驗(yàn)證平臺(tái)也做得非常穩(wěn)定，能夠達(dá)到更高的效率。這些公司主要提供的價(jià)值就是讓這些顧客們降低他內(nèi)部設(shè)計(jì)的人數(shù)或者所要具備的知識(shí)，然后這些商品的驗(yàn)證也都事先透過(guò)幾個(gè)主要的協(xié)同廠商，能夠把這些技術(shù)驗(yàn)證得很好，而且在客戶需要使用這個(gè)驗(yàn)證平臺(tái)的時(shí)候，他能夠馬上交到客戶的手里，所以這是商品化的FPGA廠商所提供的價(jià)值。在FPGA的領(lǐng)導(dǎo)廠商也有類似的產(chǎn)品提供，這里面Synopsys提供了更多的價(jià)值，它有整個(gè)軟件，就是從工具上面來(lái)看，怎么樣把原來(lái)的設(shè)計(jì)概念從(英)后轉(zhuǎn)到你的代碼FPGA里面，所以它提供的是一個(gè)更高的價(jià)值、更好的速度來(lái)提供給客戶。這個(gè)原型驗(yàn)證平臺(tái)它是一個(gè)硬件，上面有一顆、兩顆，或者多顆的FPGA在上面，這些原型驗(yàn)證平臺(tái)必須具備幾個(gè)主要的功能。第一，它必須要能夠把原來(lái)設(shè)計(jì)的代碼成功的轉(zhuǎn)換進(jìn)來(lái)到這個(gè)平臺(tái)里面;第二，因?yàn)樵瓉?lái)的設(shè)計(jì)代碼，原來(lái)都是做(英)，所以這個(gè)原型驗(yàn)證平臺(tái)必須要跟仿真能夠溝通，也解決說(shuō)在仿真的環(huán)境里面怎么把這個(gè)東西做到原型驗(yàn)證平臺(tái)里面，而且反過(guò)來(lái)在原型驗(yàn)證平臺(tái)里面又可以利用這個(gè)界面采取雙方的好處，又可以做仿真、又可以做原型，這個(gè)變成一個(gè)必備的條件。第三，在右邊的方塊，因?yàn)樗械南到y(tǒng)設(shè)計(jì)，或者SOC的設(shè)計(jì)，一定有它自己的界面，包括ODO、VDO(音)的界面，一定有一些M(英)，一定要連接到這個(gè)平臺(tái)上面，然后最重要的是你這個(gè)整個(gè)的原型平臺(tái)做好了以后一定要能夠調(diào)試，調(diào)試是最主要的目的，所以中間最底下的一格是調(diào)試的啊環(huán)節(jié)，所以一個(gè)原型的驗(yàn)證平臺(tái)必須有這四個(gè)主要的接口。接下來(lái)要有一個(gè)調(diào)試的環(huán)節(jié)。另外，仿真的環(huán)節(jié)怎么轉(zhuǎn)移過(guò)來(lái)，或者從原型再轉(zhuǎn)移到仿真的環(huán)節(jié)里面，這也有一個(gè)對(duì)應(yīng)的工具。它提供一個(gè)IP，它同時(shí)也提供了一個(gè)原型平臺(tái)做法?？梢钥吹?，一個(gè)理想的原型驗(yàn)證平臺(tái)能夠適應(yīng)現(xiàn)在需求的，就必須要有這些原件在里面。

　　這些東西實(shí)際上是已經(jīng)存在的，我拿Introducing HAPS—60做例子。這個(gè)容量大家可以看到，64的容量就達(dá)到1800萬(wàn)門的邏輯，就邏輯的角度的門數(shù)來(lái)看，比如說(shuō)你有AMC(英)，它有一個(gè)接口給大家使用，之前的直板也供給大家使用。更好的是這個(gè)平臺(tái)除了大片的平臺(tái)，它還能夠調(diào)節(jié)，它不管怎么放，它都有一個(gè)連接的方式，有8個(gè)FPGA一起來(lái)操作。這上面使用的器件，我們從上一代的產(chǎn)品HAPS5的系列，一直到現(xiàn)在HAPS6。這個(gè)上面其實(shí)是非常高的一個(gè)設(shè)計(jì)工藝，舉例來(lái)說(shuō)，從PC板上面它是40層的設(shè)計(jì)工藝在上面，它也考慮到它的速度，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能跑到200兆的速度。因?yàn)樗a(chǎn)生出來(lái)的散熱問(wèn)題，或者說(shuō)怎么樣控制它的功耗，也都有獨(dú)特的設(shè)計(jì)在上面。除了這些以外，它必須跟 你原來(lái)的仿真環(huán)節(jié)能夠連接，為什么要有這個(gè)要求呢?我們可以看到，右邊的綠色方塊，它能夠在驗(yàn)證平臺(tái)里面把里面的值事先儲(chǔ)存，你設(shè)定它一個(gè)固定的值里面，然后看看這個(gè)原型平臺(tái)的反應(yīng)，你可以把(英)數(shù)據(jù)整串的丟進(jìn)去，整串的抓出來(lái)，這些在硬件里面很難看到，但是你通過(guò)跟仿真的連接，你就可以看到。在接口上面，你可以把系統(tǒng)設(shè)計(jì)成你喜歡的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，因?yàn)槊總€(gè)人的用法不一樣，你今天用了，明天可能另外一個(gè)人要使用，只要在文檔上面選擇，依照哪一個(gè)文檔來(lái)設(shè)定就可以了，所以這也是原型驗(yàn)證平臺(tái)跟仿真環(huán)節(jié)整合的好處。仿真環(huán)節(jié)里面，你就可以在仿真跟硬件里面抓到雙方的優(yōu)點(diǎn)，硬件的速度是方針的大概100萬(wàn)倍，所以一些穩(wěn)定的線路你就可以放到硬件上面加速，不穩(wěn)定的，你可以盡量放在仿真的環(huán)節(jié)里面來(lái)調(diào)試。還有一個(gè)比較先進(jìn)的做法，當(dāng)然剛剛提到了，仿真的環(huán)境其實(shí)速度非常慢，硬件環(huán)境非?？欤悄阌惨阉Y(jié)合在一起，你所能夠忍受的范圍就是看仿真的速度了。為了解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在有一個(gè)比較新的做法，就等于一個(gè)指令一樣，一個(gè)信號(hào)交換為主的基礎(chǔ)來(lái)做仿真，也就是說(shuō)我這個(gè)信號(hào)從仿真的環(huán)節(jié)繞到硬件我的信號(hào)交換的接口上面，我做完所有的事情一次把信號(hào)交過(guò)來(lái)，而不是像仿真的環(huán)節(jié)，我們說(shuō)叫做(英)里面的一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換它都會(huì)整個(gè)的操作一次，所以比較浪費(fèi)時(shí)間?，F(xiàn)在比較尖端的做法叫做(英)的這種做法，這個(gè)做法是針對(duì)硬件速度的優(yōu)勢(shì)發(fā)展出的一個(gè)新的技術(shù)。當(dāng)然上面是一個(gè)仿真的環(huán)節(jié)，下面是一個(gè)硬件的環(huán)節(jié)，下面是代表驗(yàn)證的平臺(tái)，仿真環(huán)節(jié)里面送出的信號(hào)是(英)，而不是(英)，在硬件里面又是平行的信號(hào)，而不是串極的信號(hào)，所以這里面還是要有一個(gè)轉(zhuǎn)換，這里面要有兩個(gè)轉(zhuǎn)換，這個(gè)都包括在平臺(tái)的里面。把它轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)以后，你就可以開始做兩邊信號(hào)的交換。我們?cè)诩?xì)部的這種設(shè)計(jì)里面，通常在上驗(yàn)證平臺(tái)以后，驗(yàn)證平臺(tái)一上去，因?yàn)樵谒乃俣葍?yōu)勢(shì)下你可以測(cè)很多測(cè)不到的東西，因?yàn)樗菍?shí)際的信號(hào)進(jìn)來(lái)，這個(gè)時(shí)候你跟仿真的環(huán)節(jié)結(jié)合在一起，可以把里面特定的(英)值抓出來(lái)，當(dāng)然在驗(yàn)證的時(shí)候以硬件的速度來(lái)做驗(yàn)證，跟軟件一起協(xié)同驗(yàn)證之后，把它的資料放到仿真環(huán)境里面，用仿真的環(huán)境慢慢找出問(wèn)題來(lái)，找出問(wèn)題來(lái)還是要把你的設(shè)計(jì)代碼修改以后，在仿真的環(huán)境里面再重新做一次，確定完全沒有問(wèn)題以后你再把他放到硬件里面來(lái)，所以這個(gè)接口是非常重要的。在一個(gè)理想的驗(yàn)證平臺(tái)里面這些都是要能夠支持的。在原型驗(yàn)證平臺(tái)上面現(xiàn)在已經(jīng)越來(lái)越重要，在所有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都需要做原型驗(yàn)證，這里面最重要的是把軟件開發(fā)放在這里面，更重要的是把軟件開發(fā)在你硬件還沒確定之前就做好，比如說(shuō)硬件投片之前就把這個(gè)芯片開發(fā)完成，不容許軟件的任何錯(cuò)誤。第二個(gè)，低成本、高效率。你要考慮到這個(gè)板要能夠支持到所有所要的這種界面的速度，比如說(shuō)USB3.0怎么樣在(英)上面做原型驗(yàn)證，必須仔細(xì)選擇一個(gè)好的驗(yàn)證平臺(tái)。接下來(lái)必須選擇一個(gè)低風(fēng)險(xiǎn)的原型驗(yàn)證平臺(tái)，有一個(gè)世界級(jí)的支持團(tuán)隊(duì)、有世界及的口碑這樣子的商品化原型驗(yàn)證平臺(tái)，這樣可以減低你內(nèi)部的風(fēng)險(xiǎn)，提升你市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

　　所以這些就是我今天提出來(lái)跟大家分享的資料。