引言

隨著AI、HPC及超大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)原型驗(yàn)證平臺(tái)已成為芯片設(shè)計(jì)流程中驗(yàn)證復(fù)雜架構(gòu)、縮短迭代周期的核心工具。然而，傳統(tǒng)原型驗(yàn)證系統(tǒng)受限于單芯片容量（通常<5000萬(wàn)門(mén)）、多芯片分割效率及系統(tǒng)級(jí)聯(lián)能力，難以支撐上億門(mén)級(jí)以上設(shè)計(jì)的全場(chǎng)景驗(yàn)證需求。
為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，行業(yè)亟需兼具超大規(guī)模容量、高效分割算法與跨芯片級(jí)聯(lián)能力的下一代原型驗(yàn)證。AMD Versal Premium VP1902自適應(yīng)SoC憑借單核等效1億門(mén)容量，成為構(gòu)建高性能仿真與原型驗(yàn)證系統(tǒng)的理想硬件底座。思爾芯芯神瞳邏輯系統(tǒng)S8-100通過(guò)搭載AMD VP1902，并配套自主研發(fā)的智能分割工具鏈，顯著提升超大規(guī)模設(shè)計(jì)的原型驗(yàn)證效率。本文以芯神瞳邏輯系統(tǒng)S8-100與芯神瞳邏輯矩陣 LX2（采用VU19P）在多芯片級(jí)聯(lián)場(chǎng)景下的性能數(shù)據(jù)對(duì)比，揭示S8-100在容量、速度的顯著優(yōu)勢(shì)。

芯神瞳邏輯系統(tǒng)S8-100自去年上市以來(lái)，憑借其卓越的性能表現(xiàn)獲得了國(guó)內(nèi)外頭部芯片設(shè)計(jì)廠(chǎng)商的廣泛采用。作為新一代原型驗(yàn)證解決方案，S8-100系列提供靈活的單核、雙核及四核配置，可全面滿(mǎn)足從邊緣計(jì)算到數(shù)據(jù)中心等不同規(guī)模的AI和HPC芯片設(shè)計(jì)驗(yàn)證需求。通過(guò)搭載AMD Versal Premium VP1902，S8-100單核即可提供約1億等效邏輯門(mén)的容量，較思爾芯上一代產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)兩倍的容量提升。同時(shí)，其創(chuàng)新的多系統(tǒng)級(jí)聯(lián)架構(gòu)能夠輕松應(yīng)對(duì)超大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)的驗(yàn)證挑戰(zhàn)。
在當(dāng)今超大規(guī)模芯片驗(yàn)證領(lǐng)域，單純比較單顆FPGA的性能指標(biāo)已無(wú)法反映實(shí)際工程需求。隨著AI和HPC芯片設(shè)計(jì)規(guī)模普遍突破上億門(mén)級(jí)，多FPGA分割驗(yàn)證已成為行業(yè)標(biāo)配。為此，我們針對(duì)思爾芯S8-100與傳統(tǒng)VU19P方案進(jìn)行了系統(tǒng)級(jí)對(duì)比測(cè)試。
a)為驗(yàn)證不同架構(gòu)對(duì)超大規(guī)模設(shè)計(jì)驗(yàn)證效率的影響，我們基于以下硬件平臺(tái)進(jìn)行對(duì)比：

• S8-100Q：搭載 4顆AMD Versal VP1902 FPGA，單顆VP1902等效容量約1億門(mén)，通過(guò)FPGA級(jí)聯(lián)，總?cè)萘扛哌_(dá)4億門(mén)。
• LX2：采用 8顆AMD VU19P FPGA 級(jí)聯(lián)，單顆VU19P等效容量約5000萬(wàn)門(mén)，總?cè)萘颗cS8-100Q相當(dāng)。

b)同時(shí)測(cè)試環(huán)境嚴(yán)格保持一致：

• 使用思爾芯配套軟件PlayerPro-CT（2024.2）進(jìn)行設(shè)計(jì)組網(wǎng)與自動(dòng)分割，先組網(wǎng)后分割
• 使用Vivado2024.2完成物理實(shí)現(xiàn)
• 完全使用軟件自動(dòng)分割，啟用統(tǒng)一優(yōu)化策略：TDM感知、自動(dòng)全局優(yōu)化等

c)關(guān)鍵性能指標(biāo)對(duì)比如下圖所示：

時(shí)序性能方面，S8-100和LX2在Pre-PR和Post-PR階段均保持穩(wěn)定性能，其中，S8平臺(tái)的最高頻率達(dá)到S7平臺(tái)的2倍左右。在工程效率方面，S8-100系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)顯著：互聯(lián)結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，拓?fù)湫枨蟾伲?a target="_blank">接口和線(xiàn)纜配置更簡(jiǎn)潔，大大提升了調(diào)試效率和工程實(shí)施便捷性。
S8-100的卓越性能源于三大關(guān)鍵優(yōu)化：

• 架構(gòu)優(yōu)化：采用改進(jìn)的布線(xiàn)架構(gòu)，支持更大規(guī)模器件。器件尺寸提升2倍，單顆芯片可集成更多設(shè)計(jì)。Die采用2x2排列，最遠(yuǎn)路徑從3階縮短至2階，減少性能損耗。

• 級(jí)聯(lián)優(yōu)化：VP1902容量擴(kuò)大后分割更高效，SLR（超長(zhǎng)線(xiàn)資源）跨區(qū)減少，互聯(lián)簡(jiǎn)化，F(xiàn)PGA跨區(qū)整體大幅降低。
• I/O優(yōu)化：I/O延遲僅為UltraScale+架構(gòu)的64%

這些優(yōu)化共同實(shí)現(xiàn)了S8-100在性能和效率上的突破性提升。

值得一提的是，兩款產(chǎn)品均配備了完整的工具鏈，尤其在分割軟件方面實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新升級(jí)。該分割軟件具備自動(dòng)分割功能，透過(guò)全自動(dòng)時(shí)序驅(qū)動(dòng)分割，一鍵實(shí)現(xiàn)從RTL到Bitstream自動(dòng)生成，跑出了一個(gè)基準(zhǔn)之后，可再手動(dòng)調(diào)整進(jìn)行迭代優(yōu)化，從而大幅提升驗(yàn)證效率，為復(fù)雜芯片設(shè)計(jì)提供了高效可靠的驗(yàn)證解決方案。
作為思爾芯芯神瞳邏輯系統(tǒng)的最新旗艦產(chǎn)品，S8-100通過(guò)搭載AMD VP1902，為超大規(guī)模芯片設(shè)計(jì)提供了卓越的解決方案。該系統(tǒng)專(zhuān)為復(fù)雜SoC設(shè)計(jì)優(yōu)化，具備三大核心優(yōu)勢(shì)：首先，其強(qiáng)大的容量與處理能力可直接應(yīng)對(duì)超大規(guī)模設(shè)計(jì)需求，顯著降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度；其次，經(jīng)過(guò)深度優(yōu)化的工具鏈可大大節(jié)省開(kāi)發(fā)時(shí)間，大幅提升工程效率；第三，經(jīng)過(guò)一年多的市場(chǎng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)已在多個(gè)先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目中成功應(yīng)用，服務(wù)了眾多行業(yè)領(lǐng)先客戶(hù)，其穩(wěn)定性和可靠性得到了充分驗(yàn)證。這一成熟穩(wěn)定的解決方案，正在為全球芯片設(shè)計(jì)企業(yè)提供更高效、更可靠的驗(yàn)證平臺(tái)選擇。