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集成电路开发中的自动化工具-连线工具

路科验证 2024-03-06 12:12
详解状态监控系统的数据采集技术 【直播】可替代采样电阻的电流传感器技术

引言

设计集成是集成电路开发中不可缺少的一环，就是将各种IP模块，或者自研模块，以及子系统相互连接，形成一个功能整体，例如SOC的顶层集成，或者子系统的集成；看似简单的工作，一旦量变引起质变，它将成为项目进度的噩梦。
在产品规模不大的情况下，手搓代码基本上就可以了，随着产品规模的逐渐变大，手搓代码将变得不堪重负，集成工作就成了整个项目的瓶颈，始终处在关键路径上；所以对于这个工作，必须给它上点手段才行，我将这些手段总结成以下几个发展阶段：
  • 手搓代码
  • 使用emacs/vim插件
  • 简单功能脚本，用Excel/简化文本等作为输入
  • 全功能工具，如LinkFab

现状

目前国内初创企业众多，由于大多数产品都是规模不大的小芯片（如MCU），所以设计集成还是以手搓模式为主，工程师加加班也就做完了；中等规模的产品可以使用emacs/vim插件来提高输入速度，但本质上是手搓模式的加强版，而且维护起来也不是很方便，如果使用简单功能的脚本来处理，可维护性会更好一些；
简单功能脚本一般采用Excel表格或者简化文本作为输入，但仍然离不开大量的键盘输入工作，而且在脚本智能化程序不高的情况下，一次只能生成一个层次，对于多层次的设计，需要多次输入，工作重复且冗余；这样的效率平均每天也就100~200根连线的工作量，这对于连线总量在几千量级的产品还尚可，对于上万量级的产品就会苦不堪言；有人说可以将大量端口做成少量interface的办法来降低连线的工作量，这当然是一个办法，但连线工作并没有因此消失，而是转移到了模块的设计者身上，而且这样的设计会增加验证调试的难度，对信号的追踪将变得不那么直观；
对于大规模和超大规模产品，如5G芯片，物联网芯片，AI/AP芯片，以及GPU/DPU等产品，以上方案都不能很好解决连线量大这个痛点，只有全功能工具能彻底解决这个老大难问题；

全功能连线工具

为提高设计集成的工作效率，以及实现解决集成过程中可能遇到的所有问题，我将全功能连线工具定义如下：
  • 基于图形界面工作
  • 自动载入集成模块的端口及参数（彻底抛弃传统的手敲信号名的方式）
  • 支持中间层次灵活创建和变动，通过拖拽改变模块层次位置
  • 多层次结构单次生成，中间层次自动生成
  • 显示模块层次的树形结构，模块端口列表
  • 全局/局部 快速搜索/定位/过滤信号，通过信号名的关键字，连接状态，起点或/和终点
  • 快捷连接驱动和负载信号，包括单线/总线/切片，一对一/一对多，正序/反序
  • 支持批量连线，通过搜索出来的排列顺序或者信号名自动匹配，或者某种匹配表达式
  • 根据自定义的命名规则，可实现全部或者部分自动连线
  • 显示端口的连接详情和驱动状态：正常/无驱动/无负载/TIE/多驱动/混合总线
  • 生成整体连接状况报告，文本或HTML网页，让进度尽在把握
  • 支持清晰准确的Review，并对Review建议和结果进行保存，以备后续Review
  • 工作状态可以保存，下次可以载入状态并继续工作
  • 当被集成模块端口发生增减变化时，重载状态可以感知，并自动适应变化
  • 支持创建顶层端口和中间层次端口，并可以对中间层的自动生成端口进行重命名
  • 支持快速将集成模块端口直接映射到顶层，或者其它中间层，并支持重命名
  • 可根据后端布局情况自动生成Feedthrough端口及连接
  • 可按指示自动插入Pipeline和Sync-cell
  • 可将被集成模块生成dummy模块
  • 集成工作可分拆，也可合并，连接状态自动保存
  • 支持diff存在于不同代码中的模块及端口
  • 支持Verilog，VHDL，SystemVerilog的源文件输入和输出
  • 支持Verilog/SV的读入预处理和文件路径自动搜索
  • 可将已有集成源代码解析并重构，称为反向设计
  • 可轻易生成模块的Wrapper，支持语言转换
  • 根据连接状态自动生成多模块源代码，并插入有用注释信息，并支持用户注释
  • 生成文件时，模块内容跟之前有无变化是可感知的
  • 可将连接状态生成其它文件格式，如Excel，XML等，方便其它脚本和工具读取信息
  • 支持命令行交互模式，并将图形界面里的操作对应到各种命令，类似tcl接口
  • 可以将多个命令写到一个文件中，并运行批处理

总结

数字集成电路的规模现在越来越大，设计集成工作量逐渐变大，能将工作效率提升5倍~10倍的全功能连线工具也越来越重要，注定成为大规模产品不可或缺的刚需，终将迎来属于它的时代！

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路科验证 专注于数字芯片验证的系统思想和前沿工程领域。路桑是Intel资深验证专家，主持验证架构规划和方法学研究，担任过亿门级通信芯片的验证经理角色。在工程领域之外，他在西安电子科技大学和西安交通大学客座讲授芯片验证课程。著有书籍《芯片验证漫游指南》。
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