SoC 开发中的虚拟原型设计

文摘 2024-11-22 07:03 上海

SoC 公司需要投资于模型驱动的开发方法，以加快开发过程。

现代半导体技术使制造商能够将越来越多的功能和内存封装到单个硅片中。几年前，基于摩尔定律稳步推进的微集成主要侧重于提高集成电路 (IC) 的时钟频率，而今天，设计复杂性和模块数量使新的 IC 功能得以实现。越来越多的逻辑块、处理器内核、加速器和内存（即所谓的 SoC）使嵌入式系统能够完成不久前看似不可能完成的任务。

除此之外，还有先进的封装技术，例如小芯片，由于不同的 IC，它们可以非常紧密地放在一起，以便一起执行复杂的任务。高密度集成带来的优势可以用于广泛的应用。除了智能手机和可穿戴设备等无处不在的设备外，汽车（例如自动驾驶）、航空电子（例如无人机）、工业（例如人机协作）和医学工程（例如计算机断层扫描）领域的应用也需要高度集成的 SoC 的高性能。对最先进微技术的需求背后是极高的数据速率、低延迟、高可靠性和相对较低的功耗。

但这些优势的代价是 SoC 的开发和验证的复杂性，这可能会变得过于昂贵——尤其是在汽车应用等安全关键系统方面，故障可能会造成致命后果。虽然在许多工程学科中，机械原型的构建可以实现系统的测试和优化，但对于 SoC 来说这并不容易，因为半导体工厂内的处理时间可能长达数月。除了上市时间长之外，硅原型的相关成本几乎不可行。

虚拟原型不仅在时间和成本方面具有巨大优势，而且通常是早期系统测试的唯一解决方案。一个令人印象深刻的例子是自动驾驶 ECU 的开发，其中需要数百万甚至数十亿英里的道路里程来最佳地微调系统软件和硬件，这必须使用虚拟环境模型和虚拟硬件原型。

除了早期的性能和架构优化之外，虚拟原型还可以使整个验证和确认过程左移。因此，固件和应用软件测试可以更早地进行，并与硬件开发同时进行，如下图所示。在未来，快速的虚拟产品发布将使许多其他流程步骤提前，而这些步骤以前只有在产品开发完成后才有可能实现。

但是，使用虚拟原型来加速开发过程需要投资于模型驱动的开发方法，以及基于 SystemC/SystemC AMS 的虚拟原型 IP（VP-IP）。随着模型驱动系统开发的明显趋势的出现，VP-IP 正在发挥越来越重要的作用。未来，我们将看到市场上的产品越来越多。这就是为什么现在将 SystemC 中的虚拟原型模型集成到公司的开发流程中是值得的，以便显著加快未来一代产品的开发过程。

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