PCB Tecnico - Progettazione del chip EDA che accelera lo scartamento del veicolo

Il chip del calibro del veicolo appartiene a un ramo del chip a semiconduttore. Attualmente, un grande collo di bottiglia incontrato nella verifica della progettazione di chip è la carenza di talenti, che è vero anche per i chip di scartamento del veicolo. Secondo le statistiche, ci saranno circa 200000 professionisti della progettazione IC nel 2020, ma la domanda di talenti da parte delle imprese ha superato di gran lunga questo numero. Di conseguenza, quasi tutte le società di progettazione di semiconduttori lamentano che quest'anno è difficile reclutare personale urgente per la verifica della progettazione.

Da un lato, la carenza di talenti chip risiede nella carenza della modalità tradizionale di formazione dei talenti. A questo proposito, siamo lieti di constatare che il paese ha elaborato e realizzato una serie di progetti di integrazione della ricerca universitaria industriale EDA; D'altra parte, la carenza di talenti è in gran parte causata dal monopolio e dalla chiusura degli strumenti EDA stranieri. Questo conservatorismo e la chiusura rendono difficile per gli sviluppatori domestici ordinari avere un ampio contatto, figuriamoci uno sviluppo secondario.

Il chip del calibro dell'automobile è un sistema software e hardware complesso. L'interconnessione del chip di bordo è gradualmente cambiata dalla tradizionale interconnessione semplice del sensore attraverso can, mose e bus FlexRay alla complessa interconnessione Ethernet del veicolo; I dati trasmessi vengono inoltre aggiornati dalle precedenti informazioni di debug e diagnosi alle informazioni di intrattenimento audio e video e alle informazioni sui dati mission critical. Con la crescente quantità di dati, il contenuto dei dati e la certezza del ritardo diventano sempre più importanti e il software nel chip del calibro del veicolo diventa sempre più complesso.

Il chip del calibro del veicolo è anche un tipo speciale nel campo del chip, in particolare ha requisiti rigorosi per la sicurezza funzionale. La divisione del livello di integrità funzionale della sicurezza (ASIL) del chip del calibro del veicolo richiede una serie di test rigorosi e rapporti di copertura nel processo di progettazione. La metodologia tradizionale di verifica della progettazione del chip è difficile da soddisfare efficacemente i requisiti complessi nel campo della sicurezza funzionale. Questa sfida sta anche promuovendo la riforma dei metodi di progettazione. Il concetto di progettazione avanzato può notevolmente migliorare l'efficienza, accelerare il ciclo di progettazione e migliorare il livello di sicurezza del chip.

Al fine di sbarazzarsi delle attuali difficoltà dei chip di specifiche dei veicoli, compresa la dipendenza da produttori di semiconduttori stranieri e strumenti EDA, carenza di talenti nazionali di chip e concetto di progettazione arretrata, dobbiamo sottolineare la riforma dei concetti, strumenti e metodologie EDA.

Pertanto, abbiamo presentato tre suggerimenti per la progettazione del chip di scartamento del veicolo di accelerazione:

O1. Modifica del concetto EDA

La maggior parte degli strumenti EDA tradizionali non aprono l'interfaccia di livello intermedio al pubblico e gli utenti ordinari non possono svilupparsi di nuovo. Per molto tempo, l'ecologia del prodotto è stata chiusa e il gruppo di utenti è stato ristretto. Xinhuazhang enfatizza l'uso della tecnologia e del concetto EDA 2.0 e adotta la modalità del servizio di piattaforma di progettazione chip (edaas (progettazione elettronica come servizio)): gli strumenti sono incorporati organicamente nei servizi nativi cloud, forniscono interfacce aperte a tutto tondo e ampiamente si adattano ai processi di verifica della progettazione. L'interfaccia dello strumento è aperta e lo strumento stesso è piattaforma, che può rendere la progettazione e la verifica del chip più automatici e intelligenti; Allo stesso tempo, EDA 2.0 può anche consentire a più persone di partecipare alla progettazione di chip attraverso edaas e completare il lavoro in modo rapido ed efficiente; Affidarsi alla tecnologia EDA 2.0 è uno dei modi più efficaci per risolvere il collo di bottiglia del talento del chip. Speriamo che più ingegneri embedded, ingegneri di sistema e persino ingegneri software possano utilizzare la tecnologia EDA 2.0 per partecipare alla progettazione di chip e alla R & D in futuro.

O2, cambio strumento EDA

Gli strumenti EDA forniscono supporto dati per la sicurezza funzionale, in particolare l'analisi quantitativa richiesta per la certificazione iso26262: effetto modalità di guasto e analisi diagnostica (fmeda). Quando si progetta il chip di manometro del veicolo, il mezzo comune di fmeda è l'iniezione intenzionale di guasto sul chip e quindi analizzare la probabilità di guasto della funzione (efficienza di guasto) causata dall'iniezione di errore, in modo da valutare il livello di integrità di sicurezza del chip di manometro del veicolo.

Pertanto, gli strumenti EDA hanno bisogno di incentivi di test che possano generare vari modelli di guasto. A causa del gran numero e varietà di errori da iniettare nel chip, gli strumenti di simulazione tradizionali spesso hanno prestazioni basse, consumano enorme memoria e lunghi tempi di simulazione. Questo perché il tradizionale motore di strumenti di simulazione si concentra sulla verifica delle funzioni, che ha un enorme sovraccarico di memoria e CPU per l'iniezione di guasti.

Pertanto, l'iniezione di guasti richiede alla società EDA di progettare un motore simulatore speciale per migliorare l'efficienza della simulazione di iniezione di guasti; Inoltre, il test di iniezione dei guasti del chip ha bisogno che il simulatore gestisca più errori ed esegua contemporaneamente il più possibile. A causa della regolarità e simmetria di alcune logiche nel chip, alcune regole possono essere trovate attraverso metodi formali, in modo da ridurre il numero di iniezioni inutili su larga scala. Una volta ridotto il numero di casi di prova, il tempo totale richiesto per la simulazione può essere ridotto, il che può anche migliorare l'efficienza del simulatore d'altra parte.

L'emulatore è solo un tipico esempio di cambio di strumento EDA. Altri strumenti, come la verifica formale, possono anche apportare molti miglioramenti e ottimizzazioni per la sicurezza funzionale, compreso il rilevamento automatico dei percorsi di sicurezza e dei modelli di errore applicabili sui percorsi critici: tra cui guasto aperto fisso, guasto transitorio, guasto di transizione, guasto ponte, ecc. Queste tecnologie miglioreranno notevolmente l'efficienza di verifica del chip del calibro del veicolo.

O3. Riforma della metodologia di progettazione

La differenza tra il chip del calibro dell'automobile e il chip dell'elettronica di consumo risiede nei requisiti speciali di sicurezza e affidabilità. All'inizio della progettazione, il chip del calibro del veicolo deve fare un'esplorazione architettonica molto attenta. Lo scopo di questi lavori preliminari è prima di tutto garantire la sicurezza e poi soddisfare i requisiti della certificazione iso26262. Al fine di garantire la sicurezza della progettazione in ambienti difficili, il chip del calibro del veicolo utilizza spesso alcune funzioni logiche speciali: ad esempio, la verifica CRC hardware nel flusso di dati, la verifica della parità di bit singolo in SRAM on-chip e memoria flash, la verifica ECC lettura dei dati e il rilevamento della tensione di alimentazione del chip; Nella logica intensiva di controllo, viene adottata una logica ridondante, come più CPU che elaborano una singola attività allo stesso tempo, confronto dei risultati dell'uscita, doppio sistema watchdog, meccanismo di backup del circuito di clock, ecc. Per progettare l'unità logica relativa a queste misure di sicurezza, è necessario verificarne la necessità, l'affidabilità e l'integrità fin dalle prime fasi di progettazione.

Sulla base dell'esperienza pratica, si consiglia di introdurre il modello virtuale della funzione chip appena possibile all'inizio della progettazione. Questo sviluppo basato sul modello virtuale può consentire a progettisti e architetti di analizzare e ottimizzare il sistema al più presto ed esplorare i vantaggi delle diverse architetture in termini di prestazioni di sicurezza. Da un lato, gli ingegneri di progettazione possono utilizzare questi modelli per verificare, effettuare analisi preliminari su progetti complessi e giudicare l'area ottimale delle prestazioni di consumo energetico senza l'ambiente reale SOC; D'altra parte, l'ingegnere di verifica può utilizzare il modello virtuale per sviluppare l'ambiente di test della scatola bianca il più presto possibile, eseguire il test collaborativo software e hardware di sistemi complessi in anticipo e persino compilare il modello nel controllore generale e metterlo nel sistema ECU per test sul campo effettivo.

Il modello virtuale ha molti vantaggi, ma la sua premessa è che gli ingegneri devono essere ampiamente consapevoli della sua importanza e attivamente esplorarlo e farne buon uso nella verifica della progettazione. Allo stesso tempo, i produttori di EDA dovrebbero anche cooperare attivamente con vari produttori di chip IP per sviluppare modelli virtuali più ricchi e flessibili e costruire un ecosistema favorevole allo sviluppo positivo del settore. Lo spostamento a sinistra del test di verifica è la tendenza sostenuta nel campo della progettazione di chip complessi, e sul chip di scartamento del veicolo, crediamo che il modello virtuale sia un perfetto punto di aiuto per lo spostamento a sinistra del test di verifica.

Negli ultimi 20 anni, siamo profondamente consapevoli dei cambiamenti apportati dallo sviluppo tecnologico all'industria dei chip, ma allo stesso tempo, abbiamo sempre più bisogno di un'innovazione tecnologica più forte per soddisfare le esigenze della nostra crescente industria dei chip e risolvere le varie sfide che dobbiamo affrontare. Crediamo fermamente che affidarsi al cambiamento degli strumenti EDA portato da EDA 2.0 possa risolvere il problema del collo di bottiglia del talento e della tecnologia; Migliorare gli strumenti può migliorare l'efficienza della verifica della progettazione; Un uso estensivo di modelli virtuali migliorerà la qualità dell'esplorazione dell'architettura e migliorerà la sicurezza dei chip delle specifiche dei veicoli. Speriamo di esplorare attivamente e comunicare con i colleghi in vari settori, fare sviluppo e progressi comuni e contribuire allo sviluppo dei nostri chip nazionali, compresi i chip di regolamentazione dei veicoli!