隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,集成電路的設(shè)計(jì)規(guī)模和復(fù)雜度在不斷提升,目前一款主流手機(jī)基帶芯片中集成了數(shù)億只晶體管。為了能在更短時(shí)間內(nèi)對(duì)芯片功能進(jìn)行充分的驗(yàn)證,工程界廣泛使用由功能覆蓋率驅(qū)動(dòng)的驗(yàn)證流程。但由于芯片驗(yàn)證過(guò)程中使用的各仿真驗(yàn)證平臺(tái)對(duì)SystemVerilog語(yǔ)言的支持度不同,只有仿真器(simulator)平臺(tái)上可使用功能覆蓋率來(lái)衡量驗(yàn)證的進(jìn)度和完備性,其它仿真平臺(tái)上功能覆蓋率的缺失問題可能會(huì)導(dǎo)致流片過(guò)程中存在風(fēng)險(xiǎn)。目前業(yè)界對(duì)跨平臺(tái)功能覆蓋率收集和復(fù)用沒有成熟的解決方案。本文基于對(duì)芯片驗(yàn)證流程及SystemVerilog覆蓋率機(jī)制的研究,比較DPI(直接編程接口)調(diào)用SV內(nèi)置方法和給設(shè)計(jì)中插入監(jiān)測(cè)模塊這兩種跨平臺(tái)收集功能覆蓋率的方式。最終選用第二種方式,并據(jù)此提出一套可綜合覆蓋率的解決方案。首先基于對(duì)SystemVerilog語(yǔ)言內(nèi)置功能覆蓋率收集機(jī)制研究,設(shè)計(jì)一個(gè)通用的硬件監(jiān)測(cè)模塊來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵功能覆蓋點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控。該監(jiān)測(cè)模塊中包括存儲(chǔ)倉(cāng)觸發(fā)信息的存儲(chǔ)區(qū)域、記錄倉(cāng)觸發(fā)次數(shù)的計(jì)數(shù)模塊以及一個(gè)全局的采樣報(bào)告模塊。通過(guò)配置計(jì)數(shù)模塊寬度和采樣周期,能夠均衡覆蓋率數(shù)據(jù)精度和對(duì)原有設(shè)計(jì)面積性能的影響。為了提高項(xiàng)目中定義和收集可綜合覆蓋率的效率,根據(jù)上述監(jiān)測(cè)模塊特點(diǎn)定義了可綜合覆蓋率的參數(shù)宏、覆蓋規(guī)范文件以及一套基于Python腳本和Mako模板的全局監(jiān)測(cè)模塊代碼自動(dòng)生成系統(tǒng)。驗(yàn)證人員在覆蓋規(guī)范文件中編寫可綜合覆蓋率的參數(shù)宏,再使用腳本編譯覆蓋規(guī)范文件后即可生成全局的監(jiān)測(cè)模塊代碼。將可綜合覆蓋率應(yīng)用于項(xiàng)目中MTM模塊的驗(yàn)證,首先在simulator上分別收集MTM模塊的原生功能覆蓋率和插入監(jiān)測(cè)模塊后新MTM模塊的可綜合覆蓋率,比較發(fā)現(xiàn)兩種覆蓋率結(jié)果非常相近。然后使用DC工具分別對(duì)原有MTM設(shè)計(jì)、插入不同位寬監(jiān)測(cè)模塊后的新MTM設(shè)計(jì)進(jìn)行綜合。結(jié)果顯示插入10位監(jiān)測(cè)模塊后原有設(shè)計(jì)面積增加2.55%,插入1位監(jiān)測(cè)模塊后原有設(shè)計(jì)面積僅增加0.94%。本論文設(shè)計(jì)了一套可綜合覆蓋率的解決方案,該方案包括可插入設(shè)計(jì)且通用的監(jiān)測(cè)模塊和一套全局監(jiān)測(cè)模塊代碼自動(dòng)生成系統(tǒng),解決了現(xiàn)有芯片驗(yàn)證流程中不能跨平臺(tái)收集功能覆蓋率的問題。使用可綜合覆蓋率可以衡量在不同仿真平臺(tái)上的驗(yàn)證進(jìn)度,并能實(shí)現(xiàn)功能覆蓋率在模塊級(jí)到系統(tǒng)級(jí)垂直復(fù)用和不同仿真平臺(tái)上跨平臺(tái)復(fù)用。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TN402
【部分圖文】：

如何在更短的時(shí)間內(nèi)充分保證大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)的正確性，從而盡量減少芯片流片的成本，這是數(shù)字集成電路產(chǎn)業(yè)在發(fā)展中都在不斷研究和亟須解決的問題。圖1.1 芯片上晶體管數(shù)目增長(zhǎng)一個(gè)商業(yè)芯片的開發(fā)流程如圖 1.2 所示，首先由市場(chǎng)人員與客戶進(jìn)行溝通確定芯片應(yīng)具備的功能，系統(tǒng)人員根據(jù)功能進(jìn)一步將芯片劃分為子系統(tǒng)和模塊，之后交由設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)。同時(shí)驗(yàn)證人員也會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)的功能等展開驗(yàn)證，若發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷，則交由設(shè)計(jì)人員修正。在芯片驗(yàn)證通過(guò)后，設(shè)計(jì)代碼會(huì)交給后端人員進(jìn)行綜合、布局、布線，最后將核心數(shù)據(jù)交由晶圓廠進(jìn)行流片[3]。由于 SoC(System on Chip)一站式的解決方案和強(qiáng)大性能，它已經(jīng)成為芯片設(shè)計(jì)中的主流模式。比如一款手機(jī)的基帶 SoC 芯片上就集成了中央處理器模塊、存儲(chǔ)器模

如圖 1.4 所示，SystemVerilog 現(xiàn)在已經(jīng)成為最主流的芯片驗(yàn)證語(yǔ)言。圖1.4 驗(yàn)證語(yǔ)言的發(fā)展趨勢(shì)在芯片驗(yàn)證語(yǔ)言不斷發(fā)展完善的同時(shí)，為了適應(yīng)大規(guī)模的芯片驗(yàn)證和提高驗(yàn)證效率,產(chǎn)生了更加多元化的驗(yàn)證手段。芯片驗(yàn)證過(guò)程中主要用到的仿真驗(yàn)證平臺(tái)，如圖1.5 所示。由于在 simulator 上能夠做到對(duì)設(shè)計(jì)中每個(gè)門和信號(hào)仿真的支持，模塊級(jí)的驗(yàn)證大都放在 simulator 上進(jìn)行。大的子系統(tǒng)或 SoC 級(jí)的設(shè)計(jì)有時(shí)放在 simulator 上進(jìn)行驗(yàn)證，一般使用 C 語(yǔ)言對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行定向測(cè)試，一個(gè)測(cè)試用例可能就會(huì)耗費(fèi)數(shù)個(gè)小時(shí)甚至數(shù)天。為了提高芯片驗(yàn)證效率，業(yè)界引入了 emulator 和 FPGA 來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行硬件加速[8]。實(shí)際上 emulator 是 EDA 廠商基于 FPGA 的定制產(chǎn)品，它的速度比起 FPGA較慢

該記分板首先從寄存器、通道驗(yàn)證組件中的監(jiān)測(cè)器中取得數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)理后與從數(shù)據(jù)整形器的監(jiān)測(cè)器中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而檢查硬件的功能實(shí)正確。3 MTM 模塊仿真結(jié)果上一節(jié)中針對(duì) MTM 模塊搭建的驗(yàn)證環(huán)境，接下來(lái)會(huì)在驗(yàn)證環(huán)境中分別收stemVerilog 原生的覆蓋率數(shù)據(jù)和使用監(jiān)測(cè)模塊收集的可綜合覆蓋率數(shù)據(jù)，并通這些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，來(lái)研究可綜合覆蓋率功能上的可行性。根據(jù) MTM 功能描述文檔，確認(rèn)了 17 個(gè)需要監(jiān)測(cè)的功能覆蓋點(diǎn)。5.3.1 MTM 模塊原生功能覆蓋率將可綜合覆蓋率規(guī)范文件集成到驗(yàn)證環(huán)境中，通過(guò)隨機(jī)測(cè)試激勵(lì)來(lái)對(duì) MTM 能進(jìn)行驗(yàn)證，SystemVerilog 語(yǔ)言中的覆蓋機(jī)制對(duì)指定的功能點(diǎn)進(jìn)行采樣，生成式的覆蓋率報(bào)告，使用工具打開后的功能覆蓋率數(shù)據(jù)如圖 5.3 所示。

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本文編號(hào)：2833850