專訪國(guó)產(chǎn)EDA企業(yè)芯易薈，F(xiàn)ARMStudio引領(lǐng)EDA敏捷設(shè)計(jì)

集成電路未來(lái)的技術(shù)創(chuàng)新趨勢(shì)將呈現(xiàn)工藝尺寸縮小、芯片規(guī)模增大，高能效和敏捷化等趨勢(shì)，而“EDA+設(shè)計(jì)方法學(xué)”的集成電路設(shè)計(jì)敏捷化正成為后摩爾時(shí)代的重要手段。

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的百花齊放，系統(tǒng)應(yīng)用的頭部公司紛紛從應(yīng)用軟件，回到芯片上面來(lái)，創(chuàng)造了不同架構(gòu)來(lái)滿足自己的應(yīng)用。而后摩爾時(shí)代依靠增加晶體管密度來(lái)提升計(jì)算性能乏力，未來(lái)需要更多異構(gòu)集成的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)芯片，在這種情況下，DSA（Domain Specific Architecture，特定領(lǐng)域架構(gòu)）興起。

在2024年國(guó)際集成電路展覽會(huì)暨研討會(huì)上，芯易薈（ChipEasy）攜其EDA平臺(tái)FARMStudio亮相。據(jù)悉，芯易薈是一家立足于中國(guó)，提供全球領(lǐng)先DSA處理器設(shè)計(jì)工具的EDA公司，提供DSA設(shè)計(jì)、分析、優(yōu)化和驗(yàn)證一站式生成的工具平臺(tái)及服務(wù)，針對(duì)豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，自動(dòng)產(chǎn)生最佳匹配的軟硬件協(xié)同方案。

圖源：芯易薈

資料顯示，F(xiàn)ARMStudio作為自動(dòng)生成專用處理器的EDA平臺(tái)，具有如下優(yōu)勢(shì)：

1、全球首創(chuàng)。基于C語(yǔ)言來(lái)描述DSA定制指令作為設(shè)計(jì)輸入的處理器生成方法；

2、敏捷設(shè)計(jì)。在RISC-V指令集生態(tài)的基礎(chǔ)之上，分鐘級(jí)自動(dòng)生成DSA處理器和配套工具鏈；

3、多層次驗(yàn)證。基于X86、仿真器、RTL、FPGA、形式驗(yàn)證為一體的多層級(jí)驗(yàn)證平臺(tái)；

4、最優(yōu)PPA。高度自動(dòng)化、高度定制化，達(dá)到最佳PPA。

芯易薈軟件研發(fā)副總裁張衛(wèi)航表示：“FARMStudio不僅生成處理器IP硬件本身，而且和所有的IP提供商一樣，我們的軟件直接生成一個(gè)完整的IP實(shí)現(xiàn)，包含RTL，實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證環(huán)境腳本，還同時(shí)生成配套工具鏈，調(diào)試器，仿真器和分析器，還包含了對(duì)應(yīng)的軟件開(kāi)發(fā)包SDK、內(nèi)嵌的定制OS。所以FARMStudio能夠達(dá)到的最優(yōu)PPA，不只是處理器本身PPA能得到極致優(yōu)化，同時(shí)提供的完整配套軟件，幫助用戶快速進(jìn)行架構(gòu)探索，軟硬件迭代，達(dá)到應(yīng)用級(jí)別的最優(yōu)PPA?！?/p>

自2023年4月，F(xiàn)ARMStudio推出后，接受到大量用戶的反饋需求，芯易薈FARMStudio V2.0在原有的基礎(chǔ)上迭代升級(jí)了一些新的特性。

多層次開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證平臺(tái)（FTOS)

作為一個(gè)EDA工具來(lái)說(shuō)，F(xiàn)ARMStudio不僅提供了一個(gè)處理器的生成工具，生成處理器IP包，更重要的是能夠擴(kuò)展到面對(duì)整個(gè)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)調(diào)試功能上。

一個(gè)應(yīng)用要進(jìn)行仿真驗(yàn)證，首先需要有一個(gè)黃金模型，然后要將生成的硬件部署到ISS、RTL、FPGA上面，這過(guò)程對(duì)于一個(gè)定制DSA的開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，是非常瑣碎且易出錯(cuò)的。而且最終用戶還需要對(duì)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。張衛(wèi)航表示：“這整個(gè)過(guò)程，都可以交給FARMStudio平臺(tái)來(lái)完成。作為應(yīng)用開(kāi)發(fā)者，可以隨時(shí)在不同DUT平臺(tái)進(jìn)行切換，查看應(yīng)用在不同層級(jí)之間的行為；也可以直接將應(yīng)用丟給這個(gè)平臺(tái)，讓其直接在不同的平臺(tái)進(jìn)行結(jié)果比對(duì)，報(bào)告出不同平臺(tái)的運(yùn)行和分析性能結(jié)果?！?/p>

此次推出的這個(gè)多層次開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證平臺(tái)，會(huì)很快整合在后續(xù)的FARMStudio版本中，其最重要的特點(diǎn)就是提供了一個(gè)全自動(dòng)化的運(yùn)行和結(jié)果比對(duì)環(huán)境。

圖源：芯易薈

云虛擬FPGA

芯易薈云虛擬FPGA功能來(lái)源于客戶的使用反饋需求。一開(kāi)始，F(xiàn)ARMStudio就是涵蓋分析、驗(yàn)證、迭代開(kāi)發(fā)的一站式平臺(tái)，我們支持客戶使用本地FPGA進(jìn)行功能驗(yàn)證。但在實(shí)際項(xiàng)目中，客戶在使用FARMStudio中反饋稱，F(xiàn)PGA的配置，下載導(dǎo)致開(kāi)發(fā)者工作量增加，流程不順。因?yàn)槊考夜镜腇PGA都不一樣，開(kāi)發(fā)者要不斷進(jìn)行配置和調(diào)試，才能順利使用起來(lái)本地FPGA。

“云FPGA”平臺(tái)是徹底解決該問(wèn)題的策略。

“芯易薈在云上部署了已經(jīng)適配過(guò)的兩個(gè)不同大小的FPGA，分別是小容量版本和大容量版本。用戶可以通過(guò)本地連接到云端，直接穿透到我們機(jī)房做仿真。這樣一個(gè)具有突破性、易用性的一站式軟硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)就慢慢完善起來(lái)了。”張衛(wèi)航介紹道。

圖源：芯易薈

異構(gòu)多核心設(shè)計(jì)驗(yàn)證平臺(tái)

FARMStudio作為一個(gè)新興工具，在持續(xù)優(yōu)化已有功能的同時(shí)，并迭代豐富一些新功能。

值得一提的是，指令定制調(diào)用的異構(gòu)多核核心直連模塊（DIO)是FARMStudio迭代的一個(gè)很重要的功能，具有很多關(guān)鍵性技術(shù)。DIO可以進(jìn)行核間的數(shù)據(jù)傳輸，還可以進(jìn)行核與核之間的信號(hào)通信，再加上傳統(tǒng)的多核通過(guò)外圍的BUS連接，就形成了一個(gè)多核系統(tǒng)的基本框架。

此外，F(xiàn)ARMStudio還擁有簡(jiǎn)潔高效的多核配置描述方案，基于X86 C 的多核功能開(kāi)發(fā)驗(yàn)證支持系統(tǒng)，基于FARMC自動(dòng)生成的多核虛擬仿真器（SystemC based）以及支持異構(gòu)多核自動(dòng)生成與部署的RTL/FPGA 驗(yàn)證系統(tǒng)。新一代的FARMStudio不僅能夠簡(jiǎn)單描述生成單一的核，未來(lái)對(duì)于異構(gòu)多核的處理是一個(gè)重要發(fā)展方向。

圖源：芯易薈

值得指出的是，國(guó)產(chǎn)EDA廠商在過(guò)去幾年基本完成了從0到1的補(bǔ)鏈過(guò)程，而未來(lái)如何構(gòu)建獨(dú)立自主的EDA生態(tài)系統(tǒng)顯得尤為關(guān)鍵。國(guó)產(chǎn)EDA廠商在與晶圓代工廠建立緊密的戰(zhàn)略合作的同時(shí)，與高等院校的教育合作和科研項(xiàng)目協(xié)作同樣發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。通過(guò)這些合作，不僅可以促進(jìn)EDA技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用，還能培養(yǎng)更多專業(yè)人才，為國(guó)產(chǎn)EDA產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

芯易薈CEO汪達(dá)鈞表示：“芯易薈在今后幾年會(huì)大力布局生態(tài)建設(shè)，其中一部分就是‘大學(xué)計(jì)劃’，制定了一系列的大學(xué)培訓(xùn)計(jì)劃，讓學(xué)生和老師熟悉這套基于C語(yǔ)言來(lái)描述DSA定制指令作為設(shè)計(jì)輸入的處理器生成方法，從各個(gè)角度、維度來(lái)培養(yǎng)用戶對(duì)國(guó)產(chǎn)EDA工具的理解?！髮W(xué)計(jì)劃’對(duì)我們的工作要求是完全不一樣的，學(xué)生的思想是比較發(fā)散的，而客戶的目標(biāo)非常明確，這是兩個(gè)非常不同的市場(chǎng)?！?/p>

隨著5G/6G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?；渴鸷?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/AI/">AI新應(yīng)用的興起，無(wú)論是終端還是云端，對(duì)于密集計(jì)算都有較大的需求，這不僅推動(dòng)了芯片設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展，同時(shí)也為芯片設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

芯易薈的FARMStudio平臺(tái)可廣泛應(yīng)用于定制針對(duì)視覺(jué)、AI、通信、音頻、DPU、工業(yè)控制等領(lǐng)域的處理器解決方案，助力芯片設(shè)計(jì)公司高效自研IP，打造定制化、差異化的產(chǎn)品，在后摩爾時(shí)代將迎來(lái)巨大機(jī)會(huì)。