形式化驗證作為一種全新的驗證方法,近年來在芯片開發(fā)中快速發(fā)展,正逐漸取代傳統(tǒng)的仿真方法。
雖然仿真在系統(tǒng)級驗證方面仍然發(fā)揮著重要的作用,但對于單元級的signoff而言,形式化驗證已經(jīng)成為首選。據(jù)估計,在未來五年內(nèi)仿真將逐漸被取代,僅用于子系統(tǒng)和系統(tǒng)級驗證。與此同時,形式化驗證方法已經(jīng)開始處理一些系統(tǒng)級任務(wù),隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新,形式化驗證將逐步開始處理更多系統(tǒng)級任務(wù)。
形式化驗證的普及
近五年來,更多機構(gòu)和設(shè)計驗證人員更廣泛地參與到了整體驗證目標之中。除了率先在半導(dǎo)體設(shè)計中采用形式化驗證技術(shù)的英特爾公司以外,還有很多其他半導(dǎo)體和系統(tǒng)公司的開發(fā)者們開始積極地嘗試這一技術(shù)。
這種擴張一定程度是因為驗證結(jié)果比以往更加容易獲取,以及可以被更好地量化。“應(yīng)用程序”概念的出現(xiàn)極大地縮短了有效驗證的學(xué)習(xí)曲線,對覆蓋率定義的改進也讓開發(fā)者們更加相信,形式化驗證以得到有效衡量。此外,屬性檢查證明了形式化驗證可以解決仿真所無法解決的難題。
這些成功的案例激發(fā)了開發(fā)者們對形式化驗證更深入的思考:作為一種有效的驗證技術(shù),形式化驗證是否只適用于特殊情況,或者是否有可能顯著提高整體驗證任務(wù)的貢獻?
形式化signoff的挑戰(zhàn)
對形式化技術(shù)而言,如果其能夠取代動態(tài)技術(shù),以更低的成本實現(xiàn)更高質(zhì)量的signoff,那將是又一重大突破。
近年來商業(yè)形式化驗證方法的積極應(yīng)用,以及通過C到RTL等價性檢查所做的規(guī)范級別比較,對于實現(xiàn)這一目標有著標志性的意義?,F(xiàn)如今有多個模塊僅通過形式化驗證即可進行signoff,動態(tài)調(diào)試對signoff而言,雖仍然重要,但作用已被削弱。
考慮到數(shù)據(jù)路徑元件在GPU、DSP、AI和當今許多其他加速器中的重要性,突破數(shù)據(jù)路徑邊界是利用形式化驗證技術(shù)完成絕大多數(shù)單元signoff任務(wù)的關(guān)鍵一步。這種從動態(tài)signoff到形式化signoff的變化,大大提升了生產(chǎn)力。而以往的實驗證明,用這一方法signoff的一些關(guān)鍵模塊在多代產(chǎn)品中沒有出現(xiàn)一個錯誤。運用形式化技術(shù)達到了更高的生產(chǎn)率和更高的質(zhì)量,這一點已然被證實。
擴大形式化驗證方法的ROI:架構(gòu)驗證
在架構(gòu)驗證領(lǐng)域,形式化驗證方法也取得了很大的成功。其相關(guān)應(yīng)用主要包括:
- 一致性網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的正確性
- CPU集群上運行的固件的正確性
形式化驗證方法的ROI不斷得到驗證和擴大。目前,這些技術(shù)主要依賴于開發(fā)者們在抽象化設(shè)計方面的開發(fā)經(jīng)驗和專業(yè)知識,以及各種開源工具和一些商業(yè)產(chǎn)品。隨著時間推移,會有更多類似的功能實現(xiàn)標準化。
形式化驗證開發(fā)人才需求增加
相比于動態(tài)測試,形式化驗證的本質(zhì)要求開發(fā)者對設(shè)計有更詳細的了解。隨著工業(yè)界對形式化驗證提出更多需求,許多頭部公司和一些掌握尖端科技的初創(chuàng)公司都在努力提高形式化驗證的能力,這就對開發(fā)者的能力提出了更高且更新的要求。
目前企業(yè)傾向于開展基礎(chǔ)培訓(xùn)來幫助應(yīng)屆畢業(yè)生了解和進入行業(yè),在接受培訓(xùn)后,形式化驗證開發(fā)者往往對工作的熱情要遠高于其他人,而在大學(xué)校園內(nèi),亦設(shè)置了EE/CS本科相關(guān)課程來支持行業(yè)對形式化驗證開發(fā)人才的需求,期待相關(guān)專家人才迅速增多,去探索自己職業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)和機遇。
形式化驗證未來展望
五年前,有人可能認為形式化驗證是解決專門問題的小眾技術(shù),但這種觀點現(xiàn)在已經(jīng)逐漸被改變?,F(xiàn)在,大型系統(tǒng)和半導(dǎo)體公司將形式化驗證視為任何可信驗證策略的重要組成部分。更重要的是,形式化驗證方法現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到可在某些領(lǐng)域中取代仿真的地步。形式化驗證開始為系統(tǒng)級領(lǐng)域做出貢獻,而在以前,形式化驗證在這些領(lǐng)域被認為是不切實際的。
對于形式化驗證和形式化驗證團隊來說,這是一個令人興奮的時代。由于貢獻不斷增大和在業(yè)務(wù)關(guān)鍵型需求上為人們帶來的更多信心,形式化驗證技術(shù)對所有數(shù)字設(shè)計領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)變得越來越重要。
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原文標題:從小眾走向普及,形式化驗證對系統(tǒng)級芯片開發(fā)有多重要?
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