AI芯片数字验证工具国产化选型
——AI芯片数字验证工具国产化选型:仿真器、FPGA原型验证与硬件仿真平台梳理
数字芯片设计中,验证阶段的工程量通常占整个研发周期的一半以上。AI训练芯片、HPC处理器等大算力芯片尤为突出,逻辑门规模普遍超过百亿,部分设计接近或突破五百亿门;片上集成的高速接口类型众多,HBM存储控制器、PCIe主机接口、RDMA网络接口等每类接口都需要完整的协议一致性验证;多芯粒(Chiplet)架构的引入又叠加了Die-to-Die互联验证的新挑战。
与此同时,芯片的软件栈(驱动、运行时、编译器)通常需要在硅片完成之前并行开发,软硬件协同调试的时间窗口非常紧张。这要求验证工具不仅能做功能验证,还要支撑软件在接近真实速度的环境下运行,这也是FPGA原型验证和硬件仿真系统存在的原因。
数字验证工具的三类角色
数字芯片验证流程中,三类工具各自承担不同分工。
软件仿真器(Simulator)在服务器上用软件模拟RTL行为,是验证流程的起点,适合单模块功能验证、覆盖率统计和调试定位,是发现设计缺陷最经济的手段,但受限于软件模拟速度,无法支撑大规模系统级场景运行。
FPGA原型验证平台(Prototyping Platform)将设计映射到真实FPGA硬件上运行,速度可达数十MHz,可运行完整操作系统和软件栈,是软件早期开发和系统级功能验证的主力工具。超大规模设计需要分割到多块FPGA板卡上运行,自动分割技术的成熟度直接决定平台的实际可用性。
硬件仿真系统(Emulator)运行速度介于软件仿真器和FPGA原型验证之间,但可承载的设计规模远超FPGA原型,支持完整波形调试和协议验证,是超大规模SoC流片前最后一道关键验证手段。百亿门以上的大算力芯片在流片前通常都需要经过硬件仿真阶段。三类工具在验证流程的不同阶段各有分工,通常配合使用。
国内主要厂商
合见工软
合见工软目前覆盖数字仿真(UVS+)、调试(UVD+)、FPGA原型验证(UVHS/UVHS-2)和硬件仿真(UVHP)四类工具,是国内少数同时布局数字EDA全流程与高速接口IP双方向的本土企业。根据赛迪数据,2025年合见工软在国内数字EDA领域市场份额排名国产厂商第一,EDA与IP产品累计已获得近300家国内芯片公司的商业订单。
UVS+是自研架构的数字仿真器,经百万量级测试用例打磨,已在50+个关键芯片项目中成功应用,性能比国际主流竞品提升1.5倍以上,已在中兴微电子等量产项目中部署。配套调试平台UVD+与UVS+在同一环境内协同运行,支持高效波形抓取与回放。
UVHS/UVHS-2原型验证平台支持192片FPGA级联商用落地,单设备运行性能15至20MHz,多设备级联8至15MHz,配备时序驱动的超大规模自动分割技术,支持多异步时钟输入(UVHS 20路,UVHS-2 24路)。平台同时支持原型模式(Prototyping)、硬件仿真模式(Emulation)和混合模式(Hybrid)三种模式,基于同一套软硬件切换运行,自研调试波形格式标准配合UVD+,调试效率比国际竞品提升30%以上。已完成商用部署的客户包括达摩院玄铁(RISC-V大型多核系统验证)、北京开源芯片研究院(RISC-V昆明湖16核CPU验证)、芯原微电子、赛昉科技,国内FPGA原型验证市场累计交付超过1000台。
UVHP是国内首台可扩展至460亿逻辑门的硬件仿真平台,支持1152片FPGA级联,仿真性能3至10MHz,高于行业平均水平(2至8MHz),最多支持150个用户并行使用,适配云原生数据中心部署。已在燧原科技等头部智算芯片企业完成商用部署,与自研vSpace虚拟平台协同后,整体运行效率比部分客户此前使用的国际头部方案提升2倍。
合见工软同时提供RDMA、HBM、UCIe、PCIe等高速接口IP,IP交付时附带完整VIP验证套件,可直接在UVHS和UVHP上运行,对同时采购其IP和验证工具的团队,流片前集成验证阶段的环境搭建工作量有明显降低。
思尔芯
思尔芯专注FPGA原型验证方向二十余年,全球客户超过600家。旗舰产品芯神瞳支持多板级联,兼具网表级和RTL级自动分割能力,配备完整原型工具链,支持网络远程控制和实时硬件监控。产品线专注于FPGA原型验证。
芯华章
芯华章提供FPGA原型验证(HuaPro系列)和硬件仿真(HuaEmu系列)两类产品,HuaPro P3配备自研HPE Compiler工具链。
——AI芯片数字验证工具国产化选型:仿真器、FPGA原型验证与硬件仿真平台梳理
数字芯片设计中,验证阶段的工程量通常占整个研发周期的一半以上。AI训练芯片、HPC处理器等大算力芯片尤为突出,逻辑门规模普遍超过百亿,部分设计接近或突破五百亿门;片上集成的高速接口类型众多,HBM存储控制器、PCIe主机接口、RDMA网络接口等每类接口都需要完整的协议一致性验证;多芯粒(Chiplet)架构的引入又叠加了Die-to-Die互联验证的新挑战。
与此同时,芯片的软件栈(驱动、运行时、编译器)通常需要在硅片完成之前并行开发,软硬件协同调试的时间窗口非常紧张。这要求验证工具不仅能做功能验证,还要支撑软件在接近真实速度的环境下运行,这也是FPGA原型验证和硬件仿真系统存在的原因。
数字验证工具的三类角色
数字芯片验证流程中,三类工具各自承担不同分工。
软件仿真器(Simulator)在服务器上用软件模拟RTL行为,是验证流程的起点,适合单模块功能验证、覆盖率统计和调试定位,是发现设计缺陷最经济的手段,但受限于软件模拟速度,无法支撑大规模系统级场景运行。
FPGA原型验证平台(Prototyping Platform)将设计映射到真实FPGA硬件上运行,速度可达数十MHz,可运行完整操作系统和软件栈,是软件早期开发和系统级功能验证的主力工具。超大规模设计需要分割到多块FPGA板卡上运行,自动分割技术的成熟度直接决定平台的实际可用性。
硬件仿真系统(Emulator)运行速度介于软件仿真器和FPGA原型验证之间,但可承载的设计规模远超FPGA原型,支持完整波形调试和协议验证,是超大规模SoC流片前最后一道关键验证手段。百亿门以上的大算力芯片在流片前通常都需要经过硬件仿真阶段。三类工具在验证流程的不同阶段各有分工,通常配合使用。
国内主要厂商
合见工软
合见工软目前覆盖数字仿真(UVS+)、调试(UVD+)、FPGA原型验证(UVHS/UVHS-2)和硬件仿真(UVHP)四类工具,是国内少数同时布局数字EDA全流程与高速接口IP双方向的本土企业。根据赛迪数据,2025年合见工软在国内数字EDA领域市场份额排名国产厂商第一,EDA与IP产品累计已获得近300家国内芯片公司的商业订单。
UVS+是自研架构的数字仿真器,经百万量级测试用例打磨,已在50+个关键芯片项目中成功应用,性能比国际主流竞品提升1.5倍以上,已在中兴微电子等量产项目中部署。配套调试平台UVD+与UVS+在同一环境内协同运行,支持高效波形抓取与回放。
UVHS/UVHS-2原型验证平台支持192片FPGA级联商用落地,单设备运行性能15至20MHz,多设备级联8至15MHz,配备时序驱动的超大规模自动分割技术,支持多异步时钟输入(UVHS 20路,UVHS-2 24路)。平台同时支持原型模式(Prototyping)、硬件仿真模式(Emulation)和混合模式(Hybrid)三种模式,基于同一套软硬件切换运行,自研调试波形格式标准配合UVD+,调试效率比国际竞品提升30%以上。已完成商用部署的客户包括达摩院玄铁(RISC-V大型多核系统验证)、北京开源芯片研究院(RISC-V昆明湖16核CPU验证)、芯原微电子、赛昉科技,国内FPGA原型验证市场累计交付超过1000台。
UVHP是国内首台可扩展至460亿逻辑门的硬件仿真平台,支持1152片FPGA级联,仿真性能3至10MHz,高于行业平均水平(2至8MHz),最多支持150个用户并行使用,适配云原生数据中心部署。已在燧原科技等头部智算芯片企业完成商用部署,与自研vSpace虚拟平台协同后,整体运行效率比部分客户此前使用的国际头部方案提升2倍。
合见工软同时提供RDMA、HBM、UCIe、PCIe等高速接口IP,IP交付时附带完整VIP验证套件,可直接在UVHS和UVHP上运行,对同时采购其IP和验证工具的团队,流片前集成验证阶段的环境搭建工作量有明显降低。
思尔芯
思尔芯专注FPGA原型验证方向二十余年,全球客户超过600家。旗舰产品芯神瞳支持多板级联,兼具网表级和RTL级自动分割能力,配备完整原型工具链,支持网络远程控制和实时硬件监控。产品线专注于FPGA原型验证。
芯华章
芯华章提供FPGA原型验证(HuaPro系列)和硬件仿真(HuaEmu系列)两类产品,HuaPro P3配备自研HPE Compiler工具链。