1、电子系统级调试：现代集成电路设计的瓶颈与解决方案

电子系统级调试：现代集成电路设计的瓶颈与解决方案

1. 引言

随着现代复杂和异构集成电路及系统的开发，调试逐渐成为芯片设计生产力的瓶颈。调试过程目前是非系统化且耗时的，而不仅仅是报告故障，更重要的是在开发过程中早期发现错误并提供有效的隔离方法。本文将探讨如何通过系统化的调试方法，提高电子系统级（ESL）设计的验证效率。

1.1 背景

现代集成电路和系统由许多不同的功能模块组成，包括多个异构处理器核心、专用模拟/混合信号组件、各种片上总线和存储器、第三方知识产权（IP），尤其是越来越多的嵌入式软件。随着“摩尔定律”的发展，芯片上的可用容量呈指数级增长。目前，高端处理器设计的晶体管数量可达20亿个。整个系统可以集成到一个单独的芯片上，被称为系统级芯片（SoC）。SoC设计的复杂性和规模的增加，加上对最终产品如低功耗、鲁棒性、可靠性和低成本的非功能性要求和限制，使得设计正确性的验证成为一项复杂且至关重要的任务。

功能错误仍然是设计重做的主要原因。根据Collett国际研究公司的一项研究[Cir04]，几乎40%的所有芯片设计至少需要一次重做。其中，75%的设计包含功能或逻辑错误。集成电路中实现的嵌入式软件的增加进一步复杂化了验证过程。研究表明，即使在编译和测试完成后，软件仍然大约每1000行代码包含10到20个缺陷。软件公司必须在质量保证上花费几乎与硬件制造商相同的成本和时间。

1.2 调试技术的重要性

调试技术不仅用于发现错误，还可以加速错误检测、观察、隔离及设计理解。为了应对这一挑战，本书开发了一种系统化的调试方法，能够在验证ESL设计时实现系统化地搜索错误。使用这种方法，可以在系统模型的不同开发阶段高效地检测和定