國微思爾芯構(gòu)建多功能+可擴(kuò)展的 FPGA 云

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(dòng)下，2018 年的市場規(guī)模約為 60 億美元，預(yù)計(jì)到 2025 年市場規(guī)模將達(dá)到 125 億美元，年復(fù)合增長率高達(dá) 10.2%。

近日，國微思爾芯 S2C 發(fā)布全球首款 FPGA 驗(yàn)證仿真云系統(tǒng) Prodigy Cloud System，為下一代 SoC 設(shè)計(jì)驗(yàn)證需要而特別開發(fā)的驗(yàn)證仿真云系統(tǒng)。

超大型 SoC 設(shè)計(jì)驗(yàn)證成新難點(diǎn)

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(fù)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(jì)時(shí)還需考慮應(yīng)用場景的多樣性、復(fù)雜性和效率，設(shè)計(jì)壁壘比其他類型集成電路更高。

FPGA 可編輯的特點(diǎn)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(jì)，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(dāng)?shù)母摺?/p>

而在超大型 SoC 設(shè)計(jì)過程中，復(fù)雜且冗長的設(shè)計(jì)驗(yàn)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(jì)劃時(shí)間內(nèi)完成驗(yàn)證所需要的程序，加上復(fù)雜的應(yīng)用系統(tǒng)環(huán)境，SoC 必須通過硬件的連接才能復(fù)制真實(shí)的使用場景。

這也只有基于 FPGA 的原型驗(yàn)證仿真系統(tǒng)才能達(dá)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(jì)驗(yàn)證上實(shí)現(xiàn)，以及軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)驗(yàn)證的需求。

構(gòu)建多功能+可擴(kuò)展的 FPGA 云

Prodigy 云系統(tǒng)是一套多功能、可擴(kuò)展的 FPGA 原型系統(tǒng)。單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)架可建構(gòu)多達(dá) 32 顆 FPGA，多機(jī)架可級(jí)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(hào)級(jí)到 ESL 系統(tǒng)級(jí)的多種開發(fā)和設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法。

為了最大化 ROI，Prodigy 云系統(tǒng)配備了系統(tǒng)級(jí)的實(shí)時(shí)控制與監(jiān)測硬件和基于網(wǎng)頁的資源管理軟件，以實(shí)現(xiàn) FPGA 陣列在私有云或公有云上的快速部署，隨時(shí)隨地共享 FPGA 驗(yàn)證資源。

①單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)架可容納多達(dá) 32 顆 FPGA，多機(jī)架可級(jí)聯(lián)

②RTL 信號(hào)級(jí)到 ESL 系統(tǒng)級(jí)的開發(fā)和驗(yàn)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(shí)時(shí)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(yàn)證

⑤豐富的即插即用應(yīng)用子卡庫可幫助快速構(gòu)建超大型仿真驗(yàn)證云系統(tǒng)。

FPGA 可擴(kuò)展能力：

支持多種 Xilinx 或 Intel FPGA 器件的 Prodigy 邏輯系統(tǒng)；

每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)架最多可以裝配 8 套 Prodigy 邏輯系統(tǒng)；

使用 Intel 10M FPGA，單個(gè)服務(wù)器機(jī)架的最大邏輯密度可達(dá) 25 億 ASIC 門；

多個(gè)服務(wù)器機(jī)架可級(jí)聯(lián)以構(gòu)成超大規(guī)模的 FPGA 陣列。

驗(yàn)證方式多樣性：

80 多種原型驗(yàn)證就緒應(yīng)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(wù)級(jí)或系統(tǒng)級(jí)的軟硬件協(xié)同仿真能力。

滿足新一代 FPGA 原型驗(yàn)證需求

為滿足日益復(fù)雜的 SoC 驗(yàn)證需求，推出超大型 FPGA 驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)架和 Prodigy 連接模組擴(kuò)充，單機(jī)架可實(shí)現(xiàn) 32 個(gè) FPGA 組網(wǎng)，達(dá)到超過 20 億的邏輯門容量，多機(jī)架可擴(kuò)展成為無最高容量限制的 FPGA 驗(yàn)證仿真云系統(tǒng)服務(wù)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(wù)器機(jī)架以及個(gè)別單一系統(tǒng)的時(shí)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(yuǎn)端控制達(dá)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(xiàng)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(jìn)一步增強(qiáng)其功能及其使用方便性。

透過 Prodigy Neuro Software 可實(shí)現(xiàn)依照項(xiàng)目需求動(dòng)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(shí)執(zhí)行多個(gè)項(xiàng)目的驗(yàn)證仿真。

Prodigy Neuro Software 也可動(dòng)態(tài)監(jiān)測硬件的狀態(tài)和使用狀況，提供管理者即時(shí)訊息提醒和周期性的使用頻率報(bào)告，集中有效管理設(shè)計(jì)驗(yàn)證項(xiàng)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(jì)調(diào)試。豐富的即插即用應(yīng)用子卡庫可幫助快速構(gòu)建超大型驗(yàn)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(jì)，開箱即用，大大縮短原型構(gòu)建的時(shí)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(shí)間。

此外，由于深度調(diào)試模塊 Prodigy MDM 的支持，加速了設(shè)計(jì)調(diào)試。豐富的即插即用應(yīng)用子卡庫，幫助快速構(gòu)建目標(biāo)原型系統(tǒng)。

與紫光同創(chuàng)達(dá)成戰(zhàn)略合作

國微思爾芯由資深硅谷專家團(tuán)隊(duì)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(jì)自動(dòng)化解決方案的高科技公司。

國內(nèi)知名的半導(dǎo)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(jī)構(gòu)或辦事處，建立了完善的技術(shù)研發(fā)與支持服務(wù)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(bǔ)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(jìn)行深度合作。

在國家大力實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略、推動(dòng)芯片產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化替代進(jìn)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(jī)遇和廣闊的合作空間。

結(jié)尾：

FPGA 驗(yàn)證仿真云系統(tǒng)的建設(shè)成為一種趨勢，在 FPGA 驗(yàn)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(shí)間的限制，讓硬件資源得到有效的利用。
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