西门子推出用于数据驱动验证的IC设计工具

虽然集成电路及其设计的设备使我们的生活更轻松，但集成电路的开发和验证挑战仍变得更加严峻。当今ASIC和FPGA的复杂性正在推动这一趋势，而且这种复杂性只会不断增长。为了解决这个问题，西门子公司本周推出了Questa Verification IQ，这是一个以数据驱动验证为核心的软件平台。

该公司将新工具集定位为一个基于团队、云计算、数据驱动的平台，利用人工智能技术。Questa Verification IQ旨在帮助IC设计工程师更快地完成验证关闭，简化可追溯性，优化资源，缩短整体设计过程时间。

 

我们生活在一个复杂的时代，数据丰富。集成电路设计工程师可以利用这些数据来改进他们的集成电路设计验证工作。图片由西门子EDA提供

 

在这篇文章中，我们探讨了当今IC设计中的挑战，我们讨论了西门子新软件如何实现数据驱动验证，并提供了我们采访西门子数字工业软件公司验证管理、调试和报道产品经理Darron May时的亮点。

 

当今的IC验证挑战

为了理解这个问题，May说，我们需要看看正在开发和验证当今新一代IC的工程师所面临的复杂性挑战。为了说明这一点，May分享的数据来自Wilson研究小组的“2022年功能验证研究”

根据该报告，ASIC和FPGA项目的中位长度目前约为10至12个月。有趣的是，70%的时间实际上都花在了功能验证上。梅说：“我们谈论的是七到八个月作为用于验证的平均时间。”。

 

不断增加的IC复杂性正在降低ASIC中首次使用硅的成功率和FPGA中的错误避免率。图片由西门子EDA和威尔逊研究集团提供。（点击图片放大）

 

May说，随着时间的推移，这些挑战只会越来越严重。研究表明，ASIC的首次硅成功率已降至24%，仅在过去八年中就下降了7%。May说：“这实际上是这项研究持续这么长时间以来最低的行业。”May说，如果你看一下相反的情况，76%的ASIC项目需要重新申请，也许需要两到三次。

时间因素也是一个问题。根据这项研究，这些ASIC设计中只有三分之一真正如期完成。May说：“由于这些延迟，工程师们正在寻找加速工艺的方法。”所有这些都因掩模和晶圆成本的增加以及困扰ASIC设计的几何形状的缩小而加剧。梅说：“因此，使这些流程尽可能高效，以应对所有这些不断上升的成本，这一点变得非常重要。”。

FPGA通常被认为是ASIC的一种替代方案，在实际可行的情况下。但是，就这些复杂性问题而言，FPGA项目并没有表现得更好。May引用研究数据说，只有16%的FPGA设计真正实现了非平凡的错误逃逸到生产中，而其中超过30%的设计有两个或两个以上的错误影响了它们的质量。“同时，根据这项研究，只有30%的FPGA项目按时完成，”May说，“所以这与ASIC市场非常相似。”

 

转向数据驱动验证

为了帮助IC设计界摆脱这种困境，May认为，需要的是利用数据是改进的关键这一理念。在IC世界，这意味着转向数据驱动的验证。“数据包含了专家可以分析的模式和信息，”他说。“现在，由于海量存储、现代计算基础设施、机器学习（ML）和人工智能，数据现在可以成为数据驱动验证的关键。”

May表示，在数据驱动的验证中，有三个核心驱动因素很重要：分析、协作和可追溯性。在这种情况下，分析意味着为工程师提供传统的验证算法，以便他们能够利用自己的专业知识来研究数据。May说：“然后，ML的力量增强了这一点，能够从我们在验证过程中生成的这些巨大数据集中学习。”。

 

数据驱动的验证依赖于分析、协作和可追溯性。图片由西门子EDA提供。（点击图片放大）

 

对于协作部分，需要为工程师提供高效的基于团队的流程。May说：“这意味着帮助团队管理集中的数据，并能够在多个地点工作。”最后，可追溯性对于实现安全合规性很重要。这意味着自动化对需求、实现和验证之间关系的审计。

May说：“数据驱动的验证方法就是要利用所有这些。”。

 

“数据正在吞噬世界，对吧？所以这就是我们试图做的，以自然地将这种转变转化为IC硬件验证。”

集成设计验证平台

这种数据驱动的方法已在西门子新的Questa Verification IQ软件平台上付诸实施。Questa被创建为该公司的下一代协作验证工具集，它可以自动捕获西门子在项目生命周期内运行的每台发动机的数据。该公司表示，在整个IC设计和验证过程中，这有助于工程师管理需求、编码、测试和发布管理。更多信息可在Questa Verification IQ概况介绍中找到。

May说：“它可以自动化任务，但它也结合了所有引擎的所有结果，无论是模拟、FuSa还是正式和静态工具，并为整个过程提供了一个数据平台。”重要的是，Questa与西门子的Polarion Requirements软件集成，这是一种应用生命周期管理（ALM）工具。
 

Questa Verification IQ软件从多个IC设计工具收集数据，以便对数据进行分析并采取行动。图片由西门子EDA提供

 

“在过去的几年里，我的团队一直与Polarion团队密切合作，”May说，“这确实是推动收购Mentor的协同作用。生命周期管理工具对软件的作用与我们在IC硬件世界中的作用是一样的。”

考虑到这一点，Questa使西门子能够为工程师提供一个完整的生命周期解决方案，一直到验证。这使得流程可视性以及自动提取的分析和数据能够为Al和ML类型的应用程序挖掘。May表示，这种组合创建了一个紧密的数字线程，该线程针对功能安全合规任务进行了优化。它还实现了从需求到验证结果和实施的可追溯性。

Questa Verification IQ可以从形式和模拟引擎中提取覆盖数据，例如用于模拟和混合信号模拟的Symphony平台，以及用于模拟和原型设计的西门子Veloce硬件。Questa的ML功能获取这些数据，对其进行分析，以预测模式和漏洞，并确定根本原因。然后，它规定了潜在问题的解决方案。

Questa是在基于web的应用程序框架中实现的。这使其易于扩展，同时还降低了安装成本并确保了设备和操作系统的独立性。据该公司介绍，Quesa支持公共、私有和混合云配置，具有本地协作和集中数据访问功能。Questa Verification IQ现已上市。

 

使用数据作为对抗复杂性的武器

很明显，如今我们生活在一个数据丰富的世界。在IC设计界，这些数据有多种形式，但芯片的设计和验证过程仍然越来越困难。也许像西门子的Questa软件这样的工具就是一个有效利用数据的例子，为更快、更智能、更准确的IC设计验证铺平了道路。