新型國產(chǎn)自主EDA，如何顛覆芯片設(shè)計？

隨著數(shù)字化大潮的興起，DSP已成為AI、計算機視覺、音頻等領(lǐng)域的關(guān)鍵核心。基于此背景，目前FARMStudio主要是面向工業(yè)控制、通信、計算機視覺、互聯(lián)網(wǎng)、AI、音頻等六大領(lǐng)域?qū)Ｓ锰幚砥鞯拈_發(fā)平臺。

FARMStudio發(fā)布會上，芯易薈市場總監(jiān)徐明介紹道：“DSP是目前芯片市場比較典型的例子，使用FARM設(shè)計方法學(xué)，提煉典型應(yīng)用場景的算法需求，聚焦不同應(yīng)用方向提供靈活的可選組件來加速DSP的設(shè)計、開發(fā)及驗證流程。這其中也包括專用的加速指令，依托于強大的編譯器可以顯著提升性能和資源利用率。相較于已有的傳統(tǒng)DSP IP，能以更少的面積和功耗，更小的code size，獲得更極致的性能?！?/p>

這一切顛覆性的創(chuàng)新FARMStudio是如何做到的呢？據(jù)芯師爺了解，芯易薈的FARMStudio主要從四方面革新技術(shù)。

革新1“經(jīng)驗”共享，實現(xiàn)分鐘級自動生成

面對傳統(tǒng) EDA 工具提升效率的難點，F(xiàn)ARMStudio一上來就拿出了“殺手锏”——實現(xiàn)分鐘級的自動生成效率。

傳統(tǒng)的 EDA 工具使用“經(jīng)驗法則”，需要設(shè)計人員根據(jù)個人或某一團隊的經(jīng)驗對設(shè)計流程進行優(yōu)化。而FARMStudio恰恰是頂尖芯片設(shè)計人員的“經(jīng)驗池”，這個工具是眾多芯片設(shè)計經(jīng)驗的集大成者，內(nèi)置了豐富的處理器設(shè)計可選配置，同時也提供豐富的預(yù)制模板資源供芯片設(shè)計者調(diào)用。如此，使用FARMStudio的芯片設(shè)計者將算法以C語言的形式輸入給系統(tǒng)，系統(tǒng)就會在數(shù)分鐘內(nèi)自動生成該算法的DSA處理器和配套工具鏈，最大程度縮短產(chǎn)品上市時間。

“FARMStudio對于快速生成有明確的定義，利用FARMStudio做芯片的設(shè)計迭代，每次只需要幾分鐘，當(dāng)然，芯片在設(shè)計過程中可能需要無數(shù)次迭代，才能最終完成，但是從整個芯片設(shè)計的整個流程來說，典型案例表明：FARMStudio可以為開發(fā)者在芯片設(shè)計一環(huán)中節(jié)省90%的時間?！毙煊孪蛐編煚斀榻B。為了驗證“分鐘級”的生成效率，芯易薈軟件副總裁張衛(wèi)航在FARMStudio也做了現(xiàn)場演示：利用FARMStudio實機演示三個專用處理器核生成過程，并演示了軟件仿真和debug的使用過程。演示證明，F(xiàn)ARMStudio的工作流程通暢，并可按需輸出結(jié)果。

“自動生成式”的研發(fā)方式，令FARMStudio在推出之初，就備受矚目。值得注意的是，這種自動生成式的EDA工具的誕生，引發(fā)業(yè)內(nèi)對其是否會取代人類芯片設(shè)計工程師的探討。對此，徐勇坦言：“FARMStudio所做的是加速芯片設(shè)計者的芯片設(shè)計流程，而非替代，F(xiàn)ARMStudio在當(dāng)前與人類設(shè)計工程師在速度和特有算法設(shè)計方面互補，能為產(chǎn)業(yè)提供更具備優(yōu)勢的芯片產(chǎn)品?！?/p>

徐勇補充，未來芯易薈還會不斷迭代FARMStudio，使更多重復(fù)性的工作整合至新的EDA工具中，將各式專用處理器更多新算法范式濃縮為新EDA工具理念，持續(xù)加速和完善芯片產(chǎn)品的研發(fā)流程。

革新2設(shè)計、驗證并行，降低決策風(fēng)

在傳統(tǒng)的芯片設(shè)計流程中，會根據(jù)應(yīng)用層軟件及算法對軟硬件功能拆分，然后再進行架構(gòu)設(shè)計及編碼性能優(yōu)化，最后進入應(yīng)用層功能的驗證。這很容易導(dǎo)致反復(fù)出現(xiàn)前端設(shè)計無法保證后端設(shè)計效果的“bug”，影響設(shè)計效率。

到了FARMStudio，流程設(shè)置有所變動。通過對應(yīng)用建模、算法模擬、算法分析和優(yōu)化等一系列技術(shù)升級，F(xiàn)ARMStudio能夠使架構(gòu)和軟硬件實現(xiàn)方案的決策完全基于確定的功能設(shè)計、驗證結(jié)果和PPA數(shù)據(jù)，最大程度減少決策面臨的不確定性和風(fēng)險，且硬件設(shè)計軟件化可實現(xiàn)芯片設(shè)計中修改困難的問題，幫助芯片設(shè)計者快速收斂和驗證，最終快速迭代硬件設(shè)計以最佳的PPA實現(xiàn)，在降低成本的同時提升芯片質(zhì)量。

革新3用C語言提升EDA普適性

在主流設(shè)計過程中，通常是用硬件描述語言Verilog完成設(shè)計文件，而FARMStudio是采用的是C語言。

關(guān)于選擇C語言的原因，徐勇解釋道：“一方面，我們是希望芯片的軟件和硬件的設(shè)計是使用同一種語言，全方位保障C to RTL 的正確性和一致性，這中底層設(shè)計涉及到非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題，剛好我們團隊可以做到，于是我們就選擇了以C語言作為設(shè)計描述語言；另一方面，我們希望借此創(chuàng)新來降低芯片設(shè)計的門檻，為這個行業(yè)增加更多的芯片開發(fā)人才。相較其它語言，C語言的學(xué)習(xí)門檻較低，在我國，甚至全球范圍內(nèi)，會C語言的工程師肯定比會Verilog的人多。我國會Verilog的人頂多是幾萬，但是會C語言的人至少有200-300萬，包括很多芯片設(shè)計公司的研發(fā)工程師，會C語言的人也是非常多的。從宏觀的層面來講，當(dāng)前芯片行業(yè)正處于高速發(fā)展階段，可以吸收更多源自互聯(lián)網(wǎng)、通訊領(lǐng)域的人才至芯片設(shè)計領(lǐng)域，實現(xiàn)更好人才資源適配，也能解決芯片領(lǐng)域設(shè)計人才短缺的問題?！?/p>

C語言的使用顛覆了既往EDA的語言習(xí)慣，也使得新型的EDA工具有更廣闊的普適性，有了更多的可能。

革新4工具基于RISC-V開發(fā)，自主可控

FARMStudio是基于RISC-V指令集開發(fā)的EDA工具，從知識產(chǎn)權(quán)方面來看，其擁有完整的技術(shù)儲備和開放的生態(tài)圈，有利于實現(xiàn)國產(chǎn)化、自主可控。在當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)背景下，自主可控的知識產(chǎn)權(quán)顯得格外重要。

PART.3寫在最后：國產(chǎn)EDA走向更廣闊未來

芯易薈的FARMStudio重新定義了EDA使用方式，簡單來說，其顛覆性體現(xiàn)于，該平臺利用應(yīng)用建模和算法優(yōu)化等“預(yù)處理”方式，“從內(nèi)到外”改變了EDA的工具屬性。“內(nèi)”變化在于，F(xiàn)ARMStudio以自動化的流程高效完成了芯片設(shè)計過程中的眾多決策，大大減少了開發(fā)者的重復(fù)性工作，并優(yōu)化了芯片設(shè)計路徑，使得芯片設(shè)計的周期縮短、性能提升、成本降低，提升了設(shè)計者的芯片競爭力；“外”在的改變在于，F(xiàn)ARMStudio對EDA工具使用者有了不一樣屬性定義：通過C語言、自動生成等功能，芯片設(shè)計者從傳統(tǒng)的芯片設(shè)計工程師擴展至?xí)﨏語言、有獨特算法突破的開發(fā)者，這使得芯片設(shè)計領(lǐng)域可吸收的人才資源大大提升。在商業(yè)模式上，F(xiàn)ARMStudio還將個人開發(fā)者也列入了客戶名單中，鼓勵和助力著更多的開發(fā)者加入芯片設(shè)計的隊伍中。

不同領(lǐng)域人才涌入芯片設(shè)計領(lǐng)域，大量凝聚專業(yè)人才知識儲備和創(chuàng)新算法固化到集成電路中，有利于半導(dǎo)體產(chǎn)品走向更廣闊的未來。而伴隨著他們前進的FARMStudio，也終將邁向新的發(fā)展征程。

作為國產(chǎn)EDA顛覆性創(chuàng)新賽道的先行者，我們有理由給予這家企業(yè)及其產(chǎn)品更多的期待。