把握异构多核时代趋势 芯易荟升级EDA工具持续赋能DSA设计

集微网消息，EDA软件从诞生至今市场格局变化不大，目前75%市场被Synopsys（新思科技）、Cadence、Mentor“三巨头”占据。国内方面，2008年《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》发布，EDA软件作为重大专项名列其中，国内涌现了一批EDA公司。而2018年中美贸易摩擦的升级，也让国产EDA在近几年真正走上了快车道，更多的新兴EDA企业涌现，芯易荟（ChipEasy）便是其中之一。

过去摩尔定律持续发展，通用处理器设计几乎无需改变，晶体管数量增加即可效率翻倍。大数据时代来临，但随着摩尔定律的放缓，通用处理器依靠增加晶体管密度来提升计算性能愈加乏力，特定领域架构（DSA，Domain Specific Architecture）兴起。

而芯易荟针对DSA领域开发出的新一代专用处理器设计工具FARMStudio，便是特别为密集计算和复杂数据处理的应用场景打造，赋能高效自研和深度优化IP的能力。

对于开发这款设计工具的初衷，芯易荟软件研发副总裁张卫航表示，“一方面，随着摩尔定律的放缓，产品需要在核心架构设计、软硬件应用和SoC架构的协同优化，整个市场和技术需要有一款这样的工具。另一方面，30年来处理器设计模式没有太大改变，设计效率过低，投入过大，需要设计方法学上的创新，来改变设计模式以及设计语言，从而解决软硬件衔接等痛点。”

FARMStudio升级“云虚拟FPGA”功能 让验证更便捷

作为全球首创基于C语言描述的专用处理器生成工具，FARMStudio实现了敏捷设计方法论的突破，可以有效助力芯片设计团队在更短时间内完成DSA处理器软硬件功能划分、架构验证，PPA评估等任务，使用工具可以大幅度提高设计效率和降低设计成本。

在基础功能之上，FARMStudio拥有全球首创的多层次验证环境，实现了从C语言代码到指令级的周期精确仿真，到电路的RTL仿真，再到FPGA上的仿真等多个层次的相互验证。而随着FARMStudio的不断升级，芯易荟推出“云虚拟FPGA验证”功能，无需芯片设计公司另外搭建FPGA平台，助力用户方便快捷验证。

“FPGA的部署对应用开发工程师以及架构工程师来说不够便利，仍需采购部署板卡及配置各种外设等多种操作。而我们的‘云虚拟FPGA’将更加友好，用户在设计好处理器以后，可以直接在我们的平台上直接进行应用开发及板级验证。”张卫航如是说。

芯易荟开发的“云虚拟FPGA”除了支持云上FPGA烧写、调试，UART虚拟终端实时查看log等基础功能以外，还提供了操作系统级虚拟接口，如虚拟文件系统服务，虚拟音视频设备等服务。用户在云虚拟FPGA上运行的应用软件，可以直接访问本地系统上的文件，及音视频设备，可有效避免硬件调试，驱动等相关问题，最大程度提升用户开发效率。

张卫航解释说：“这些功能都可以在FARMStudio的FTOS系统上虚拟完成，从而支持工程师进行一站式的设计、验证并进行处理器功能及性能指标的探索。得益于‘云虚拟FPGA’这一亮点功能，FARMStudio也成为从处理器设计到应用开发验证全流程设计平台。”

对于处理器架构设计者来说，“云虚拟FPGA”验证可支持其方便地在特定应用下验证设计生成的处理器，直接观察目标应用下处理器的运行情况及效果；而对于应用开发者来说，这一功能可帮助其自动构造完整测试环境，只需算法调试，而无需关注硬件。FARMStudio新功能的推出，可助力用户方便快捷进行软硬件协同开发，提升工作效能。

与工具相辅相成 芯易荟定制化IP加速芯片设计

除了优化EDA工具的自动化程度和优化、提高开发效率外，芯易荟将客户在特定领域需要的算子预制成模块，自主研发出适用于多个领域的处理器IP，让客户灵活地按需使用工具，并大大减少使用成本。

“从芯易荟整体IP服务模式来看，我们目前分为三种，”芯易荟市场总监徐明介绍到，“第一种是官方标准IP，第二种是特定客户定制IP，第三种是与客户联合，基于FARMStudio深度合作开发的IP。”

徐明表示，官方标准IP是芯易荟面对特定领域众多客户产品的共同需求进行提炼，从而打造的一系列通用产品。目前，芯易荟已针对工业控制领域发布E32 DSP系列IP，包括E32B（基础配置）、E32F（浮点应用）、E32AI（AI应用）等不同分支，方便客户根据自己的需求，去做精细化的选择。

此外，对应这一系列IP，芯易荟还提供了相关的软件包、基础数学库，高级浮点数学库、支持AI的部署工具等附加功能，支持加速客户软件开发，减少代码的移植成本。

对于更多应用领域的标准IP布局，徐明说：“芯易荟同时也在研发针对不同领域的其它DSP系列，如通信、AI、互联网、音频、视觉处理等多个领域，未来将有更多针对不同领域的IP系列产品陆续推出。”

芯易荟标准IP应用领域

芯易荟第二种IP产品更偏向特定的客户，是为客户量身定制的IP。“有些客户应用需求非常独特，如有的客户拥有指令级的需求，芯易荟针对不同需求打造定制化IP，目前有一些多媒体的客户是采用这样的方式来进行合作的。”徐明补充说。

第三种即是芯易荟与客户结合FARMStudio设计工具合作开发的IP。徐明表示，“有些客户对FARMStudio特别感兴趣，但考虑项目进度压力大与研发周期紧张，双方首次选择合作开发IP模式，后期在合作基础之上，客户利用FARMStudio可以实现完全的自主研发。目前我们在通信领域有比较好的客户在沟通合作这种模式。”

对于芯易荟的IP系列产品，张卫航也做了补充说明，他强调：“所有的IP产品，包括标准IP、客户定制IP等都是从芯易荟FARMStudio工具直接生成的，工具和IP相辅相成，这也是我们整个IP产品策略的一个重要特点。”

异构多核时代 芯易荟定制处理器及子系统大有可为

随着同构多核达到一定程度，通过核的堆叠提升计算性能遇到严重挑战。异构多核凭借可大幅提升计算效能、降低产品开发门槛、差异化创新以及生态构建等优势已成为解决计算与效能瓶颈的主流技术之一。

顺应异构多核发展趋势，芯易荟在FARMStudio设计工具中增加多核设计模式，提供“异构多核处理器及子系统定制”服务。针对计算密集型应用领域，芯易荟可适配不同应用场景、不同性能需求定制异构处理器，设计定制指令集，此外系统还支持各类主流多核系统核间交互机制。凭借FARMStudio的这些强大功能，芯易荟可为客户提供异构多核子系统设计、集成、原型交付等多种服务。

张卫航表示，从本质上来说，设计多核处理器子系统的难点是核间互连和异构编程的问题。而芯易荟给出了解决答案，张卫航称，“因为多核必须要协同才能完成某个特定应用，核间的数据和信号传递尤为重要，核间互连需要考虑不同核心之间的带宽需求，交互模式以及实现方案。而芯易荟FARMStudio已实现基于FARMC设计的核间直连接口功能。FARMStudio多核设计支持模块支持用户描述多核配置，核间互连实现，共享内存空间等参数。工具自动进行多核心软硬件包生成，并支持一键应用异构编译，一键多核应用部署等功能。多核设计支持模块同样支持多层次验证能力，支持云虚拟FPGA部署及验证等FARMStudio 已有功能。”

据了解，芯易荟“异构多核处理器及子系统定制”主要面向两大应用方向。“首先是算力的需求，”徐明称，“多核针对的其实都是大算力，是单核无法满足需求的领域，如车载视觉网络数据处理及AI推理等多核场景。第二是针对架构比较复杂的系统。复杂系统需要拆分成控制、计算、特殊处理等若干个功能的模块，特定处理器完成特定功能，从而体现异构多核的价值。”

而芯易荟的这一业务模式也获得了市场认可。徐明表示：“这种业务模式对于偏软件或是偏算法芯片公司非常有吸引力，目前已有客户在合作开发。而且异构多核系统在性能和成本上的优势已经在客户方明显地体现出来。我相信后续会有更多客户会选择这样的模式，该应用模式会得到很好的发展。”

据悉，芯易荟定位聚焦原型设计环节，旨在将系统级的概念落实到芯片上，帮助客户实现“多、快、好、省”的设计并提供全流程服务。而FARMStudio这一工具的不断更新及升级，也为未来芯易荟的不断发展之路打下坚实的基础。

对于当下及未来的市场发展，徐明说：“异构多核是我们比较明确的发展方向。中国芯片行业竞争激烈，FARMStudio提供给客户的赋能就是整个架构的设计支持自定义，指令集或者指令功能可以自定义，从而为客户提供差异化的竞争。未来，芯易荟将依旧坚持‘设计工具’与‘IP’两条腿走路。”

张卫航表示：“我们在做的事情是顺应行业的发展趋势，是依靠市场需求来定，争取做有意义的事，将自己的产品做到最好，而不是去追随。”

2024年国际集成电路展览会暨研讨会（IIC 2024）将于3月28日至29日在上海张江科学会堂举办，芯易荟将携带精彩的技术演讲以及在现场展示EDA工具FARMStudio、针对不同应用场景的IP系列产品及使用芯易荟EDA工具加速复杂指令集设计DEMO等。欢迎大家莅临交流！