大规模 SoC 原型验证面临哪些技术挑战？

随着电子设计自动化（EDA）验证工具的重要性日益增加，开发者们开始寻求减少流片成本和缩短开发周期的方法。其中，使用可编程逻辑芯片（FPGA）来构建有效的验证流程成为一种流行的解决方案，这种方法被称为原型验证。

原型验证在EDA流程中起到了至关重要的作用。一方面，它可以对芯片进行功能验证，确保设计的基本功能符合预期。在基本功能验证通过后，通过原型验证就可以提前开始驱动的开发，不用等待芯片流片（Tape Out）后的结果。当芯片回片后，应用程序可以直接基于原型验证版本的驱动进行简单的适配，从而应用于SoC（系统级芯片）上，这极大地缩短了SoC芯片的上市时间（Time-to-Market）。

但随着ASIC设计变得越来越庞大和复杂，开发周期也日益紧迫，需要左移验证周期。相较于硬件仿真，原型验证变得愈发重要。然而，单片FPGA已无法满足大规模SoC的需求，商用原型验证系统的使用已经迈入多FPGA系统的时代。如今的研发团队迫切需要一款自动化程度高、性能强、稳定性好的国产商用原型验证平台。这样的平台不仅需要具备强大的RTL级分割、多片FPGA之间的互联拓扑结构、高效的自动化流程、优化的性能和可靠的稳定性，还需要满足国产化和可扩展性的要求，才能帮助芯片公司在激烈的市场竞争中脱颖而出。这些都对当前的原型验证提出了更高的要求，也带来了前所未有的技术挑战。

大规模SoC原型验证技术的几大挑战

高性能

软件开发团队的目标是在平台上尽早进行软件开发，确保验证的软件能快速移植到实际芯片上，性能达到测试需求（10MHz以上）。这意味着原型验证平台不仅要准确模拟最终芯片的行为，还要提供与实际硬件一致的环境，确保开发阶段发现的问题不会在最终产品中重现。这对平台的准确性和兼容性提出了高要求，主要挑战在于保持模拟环境与实际硬件的一致性，并在较低频率下进行高效调试和验证。

大规模设计分割

由于大规模复杂SoC设计规模庞大，将设计映射到由多个FPGA组成的网络，即设计分割。如何自动化、高性能并加速实现大规模原型验证系统？要做好设计分割，关键就在于解决并行综合、并行编译、自动化编译、增量编译、RTL自动分割和自动化管脚复用TDM IP等技术点。

首先是设计综合时间长。对于几亿甚至数十亿门的SoC设计，如果将整个设计映射到FPGA进行综合，时间可能长达数天或数周。这对于需要频繁修改代码的用户来说是不可接受的。因此，需要采用并行综合的方法。

再者就是编译时间长。面对特别大的设计规模，编译时间过长不仅会延缓开发进度，还会影响设计的迭代和优化。具体而言，开发者需要等待编译完成，无