仿真和模拟用于IC验证的重要工具

仿真技术已经存在了很长时间——据我统计，超过了四十年——行业观察家比以往任何时候都更加相信它是 IC 验证策略中的关键要素，尽管它正在重生。问题是，这个新的仿真时代是什么？为什么硬件仿真多年来一直处于 IC 设计生态系统的边缘，客户群很少，现在成为片上系统的主流设计工具（ SoC）验证？答案可以在更大、更复杂的芯片的出现中找到，这些芯片通常包含多个处理器内核并超过 1 亿个门。

简而言之，一种寄存器传输级 （RTL） 模拟器，一种首选验证工具正在受到挑战，因为设计容量超过了 1 亿个门。由于处理器的扩展路线图，更大的门数是可能的。毕竟，多线程只能做这么多。其次，即使是在 PC 群上并行运行的硬件描述语言（HDL） 软件模拟器也无法创建可行的选择，因为被测设计 （DUT） 环境本质上是连续的。

另一方面，硬件仿真曾经是处理器和图形芯片等大型 IC 设计的主要部分，现在正成为一种流行的验证工具，正是因为它在全芯片验证方面比 HDL 模拟器运行得更快。硬件仿真工具可以对大型 SoC 设计进行 10 倍以上的验证，有时比软件仿真快 10 倍以上。

在过去十年左右的时间里，硬件仿真一直在稳步发展，因为拥有成本正在下降，而仿真工具变得更易于安装和操作。并且随着仿真器 ROI 和 SoC 设计要求的变化，越来越多的 IC 设计人员倾向于使用仿真工具来调试硬件和测试软硬件集成。此外，仿真工具变得更加通用，从将物理设备连接到仿真器的在线仿真 （ICE） 到更具创新性的协同仿真解决方案，例如Mentor Graphics 的 VirtuaLab，它可以在当今日益增长的功能中虚拟化接口SoC 设计。

软件仿真或硬件仿真

模拟器尝试对 SoC 或系统级设计的行为进行建模，而模拟器则创建设计的实际实现。在这里，重要的是要注意软件模拟器和硬件模拟器都用于设计验证——这一阶段也称为被测设计或 DUT——在此阶段，编译器将设计模型转换为存储在内存中的数据结构。

然而，在仿真的情况下，软件算法使用设计语言处理表示设计模型的数据，而仿真器使用处理器阵列启用的计算引擎处理数据结构。尽管硬件仿真的市场规模已超过 3 亿美元，但这并不意味着它将成为 HDL 仿真工具的终点。

基于 HDL 的软件仿真很可能仍然是首选的验证引擎，尤其是在验证过程的早期阶段——例如，在 IP 和子系统级别——因为它代表了一种经济、易于使用和快速上手的方式- 设置 EDA 工具。另一方面，仿真将在更大的 SoC 设计中获得牵引力，这些设计包含数百万个验证周期并且很难找到硬件错误。换言之，在可预见的未来，SoC 和系统级设计验证的两个 EDA 工具市场将共存。

审核编辑：郭婷