為SoC和電子系統(tǒng)提供全生命周期的高速分析和監(jiān)測，要怎樣的IP才能辦到

SoC 的設(shè)計越來越復(fù)雜，上市時間、軟硬件集成、系統(tǒng)級驗(yàn)證、系統(tǒng)性能、異構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)安全 / 功能安全等都是設(shè)計人員需要考慮的因素。流片前，設(shè)計師能通過仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證，但是流片過程中很多意想不到的結(jié)果，需要在流片后仍能被準(zhǔn)確的檢測出來。

有人就盯緊了這個設(shè)計需求，專為 SoC 提供內(nèi)部分析及監(jiān)測技術(shù)，在 SoC 設(shè)計過程中，加入該公司的嵌入式分析 IP/ 軟件，不僅在流片前、還能在流片后、甚至在這顆 SoC 的整個生命周期內(nèi)對 SoC 提供片上分析，同時發(fā)現(xiàn) SoC 軟硬件問題（以往需要兩個軟件）。該技術(shù)幫助 SoC 設(shè)計師增加先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)安全、功能安全性以及性能微調(diào)等特性，可適用于任何主控處理器的 SoC 內(nèi)部分析、追蹤與監(jiān)測技術(shù)。

UltraSoC 就是這樣一家公司。這家總部設(shè)在英國的公司雖然只有二十幾名員工，但有很多是設(shè)計界老將，其中 Cadence 公司的聯(lián)合創(chuàng)始人 Alberto Sangiovanni-Vincentelli 現(xiàn)擔(dān)任 UltraSoC 的董事長。

在 2018 年 11 月底珠海舉辦的“中國集成電路設(shè)計業(yè) 2018 年會暨珠海集成電路產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展高峰論壇”期間，與非網(wǎng)記者有幸采訪了 UltraSoC 首席戰(zhàn)略官 Aileen Smith 女士。

UltraSoC 首席戰(zhàn)略官 Aileen Smith 女士

“五年前谷歌服務(wù)器中 25%硬盤速度下降了 25%，但谷歌 20 個月后才發(fā)現(xiàn)此問題，又花了 2 年才找到問題所在，如果用 UltraSoC 的 IP，2、3 天就可搞定?！盇ileen 用這樣一個例子說明 UltraSoC 的技術(shù)對于系統(tǒng)設(shè)計的價值。成立于 2015 年，一年前，該公司還只有 7 家客戶，但現(xiàn)在已增加到 17 家，包括海思、英特爾、Microchip、中天微，以及 IT 系統(tǒng)集成商 Kraftway 等。

“IC 公司的 SoC 越是復(fù)雜，越需要我們的產(chǎn)品?！盇ileen 表示。工程師可以利用 UltraSoC 的 IP，清晰地了解芯片上不同的處理單元、定制化邏輯和系統(tǒng)軟件之間的性能表現(xiàn)。另外，這種嵌入式的解決方案，只進(jìn)行監(jiān)測，不干涉，不像使用探針方案可能會帶來時序問題。

現(xiàn)在，許多安全標(biāo)準(zhǔn)都要求鎖步操作，例如汽車領(lǐng)域的 ISO26262、以及 IEC 61508、EN50126 / 8/9 和 CE 402/2013。近日該公司推出的 Lockstep Monitor(鎖步監(jiān)測器)，通過檢查關(guān)鍵系統(tǒng)核心單元的處理器內(nèi)核是否在可靠、安全、無隱患地運(yùn)行，顯著提高其功能安全性。

實(shí)際上，UltraSoC 是一家為系統(tǒng)級芯片（SoC）提供內(nèi)部分析及監(jiān)測技術(shù)的先鋒企業(yè)。支持市面上各種 CPU 架構(gòu)，諸如 Arm、MIPS、RISC-V 等。UltraSoC 的嵌入式分析技術(shù)可支持產(chǎn)品設(shè)計人員去增加先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)安全、功能安全性以及性能微調(diào)等特性；與此同時，該技術(shù)還能幫助企業(yè)更好地應(yīng)對不斷升級的系統(tǒng)復(fù)雜性難題以及日益嚴(yán)苛的縮短上市時間需求。

同時，UltraSoC 的 IP 模塊不僅可用于 SoC，還可用于手機(jī)、基站、汽車等復(fù)雜的異構(gòu)系統(tǒng)，是協(xié)議自適應(yīng)的模塊，可以看各種信號時序（Timing）或 C 代碼等。而過去一般是用兩套程序看，但 UltraSoC 一套就可同時看 Timing 和 C 代碼。

不僅幫助 SoC 芯片開發(fā)人員，還可在最終產(chǎn)品中讀取數(shù)據(jù)，例如從飛機(jī)、汽車、手機(jī)等中讀取數(shù)據(jù)，如果發(fā)現(xiàn)不正常 / 受到黑客攻擊，可立即報警。因?yàn)椴捎玫氖怯布椒?，?zhí)行速度很快，只需幾微秒的反應(yīng)時間，從而確保功能安全。

此外，UltraSoC 是可視化、實(shí)時的，在運(yùn)行時不會干擾 SoC 的設(shè)計。

RISC-V 目前在中國熱度很高，但其實(shí)其整個生態(tài)系統(tǒng)目前缺乏對諸如鎖步操作等功能安全性和安全防護(hù)規(guī)則的支持 ，而這些是許多全球性標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制要求的，如 ISO26262 強(qiáng)調(diào)的功能安全性、J3061 強(qiáng)調(diào)的網(wǎng)絡(luò)安全，以及 IEC 61508、EN50126 / 8/9 和 CE 402/2013 等全球性標(biāo)準(zhǔn)。UltraSoC 的 Lockstep Monitor 鎖步監(jiān)測器支持無論是使用了開源還是商用內(nèi)核的任何 RISC-V 系統(tǒng)去集成精密的安全功能。

事實(shí)上在 2017 年該公司就開發(fā)了 RISC-V 處理器追蹤技術(shù)，并隨后很快將其追蹤規(guī)范提供給 RISC-V 基金會（RISC-V Foundation），用于基金會標(biāo)準(zhǔn)化工作的一部分。UltraSoC 是 RISC-V 基金會第一批會員，也是目前為止唯一的 RISC-V 核的調(diào)試和跟蹤工具，與包括晶心科技、Codasip、Roa Logic、SiFive 和 Syntacore 等主要 RISC-V 內(nèi)核供應(yīng)商合作。

Aileen 表示很希望借 RISC-V 打開更多市場，尤其是中國市場?；诠厩度胧?IP 的特性，如果未來還出現(xiàn)新的處理器架構(gòu)，“我們一樣可以輕松監(jiān)測到?！?/p>

Aileen 這樣總結(jié) UltraSoC 可為業(yè)界帶來的四大價值：
1. 幫助客戶在實(shí)驗(yàn)室更快地優(yōu)化性能，從而更快上市。據(jù)美國一家第三方公司調(diào)研，可使每家公司的工程成本平均下降 2 千萬美元。
2. 對客戶和客戶的客戶有用，例如 SoC 用于汽車，可很快知道 SoC 工作是否正常，提高汽車的安全性和防護(hù)能力。而通常為了提高安全性，需要付出更多的成本。
3. 當(dāng)升級或更換軟件時，可能會引起硬件性能的下降，UltraSoC 可告訴客戶 SoC 性能是否會下降、下降了多少。
4. 自動駕駛是當(dāng)前熱門技術(shù)發(fā)展方向，系統(tǒng)需要微秒之內(nèi)的響應(yīng)來保證自動駕駛汽車的安全性，且攝像頭 / 傳感器不能出問題（如監(jiān)控畫面被卡），UltraSoC 的硬件監(jiān)測和分析方法比軟件快一千倍。

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