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几十年来，数字芯片设计复杂度不断攀升，使芯片验证面临资金与时间的巨大挑战。在早期，开发者为了验证芯片设计是否符合预期目标，不得不依赖于耗时的仿真结果或是等待实际芯片生产（流片）的成果。无论是进行多次仿真模拟还是面临流片失败，都意味着巨大的时间和金钱成本。

随着EDA（电子设计自动化）验证工具的重要性日益增加，开发者开始寻求减少流片成本和缩短开发周期的方法。其中，使用可编程逻辑芯片（FPGA）来构建有效的验证流程成为一种流行的解决方案。这种方法便是原型验证。它不仅比传统流片便宜，而且比仿真更快，已成为检验设计有效性的首选方式。

特别是在基本功能验证通过后，通过原型验证就可以提前开始驱动的开发，不用等待芯片流片（Tape Out）后的结果。当芯片回片后，应用程序可以直接基于原型验证版本的驱动来进行简单的适配，以便应用于SoC（系统级芯片）上，这极大地控制了SoC芯片的Time-to-Market时间。

1.原型验证的分类

目前的原型验证主要分三类：一类是芯片设计公司自行制作的FPGA板(Build Your Own, 以下简称 BYO)。一类是直接从FPGA制造商，如AMD、Altera等，购买现成的开发板。还有一类是由专业公司提供的商用原型验证系统。随着商用解决方案的崛起，原型验证已普及化，变成芯片设计和软件开发重要的一环。接下来，我将从容量/适用场景、稳定性和性能这几个方面，对这三类原型验证进行简单介绍。

BYO：

• 容量/适用场景：BYO主要适用于小、中型设计，大型设计其容量和灵活性可能受到限制。BYO的优势在于高度定制化，允许设计团队根据特定需求定制硬件。但这同时要求团队具备深厚的电路设计和制造能力。

• 稳定性与性能：在芯片设计中，使用稳定且可靠的验证工具至关重要。BYO的挑战在于必须确保设计的可靠性和稳定性，这通常需要通过反复的测试和验证来实现。由于需要依赖于FPGA工程师的专业水平，稳定性可能难以保证，尤其是在大型设计中。在性能方面，BYO只会对自己关键的部分进行优化调整，虽然针对这些特定场景的深度定制可以实现高性能，但通常来说，它的综合性能可能不如商用平台。

FPGA开发板：

• 容量/适用场景：适合小型设计、软核开发、特定协议开发等。如涉及以太网、MIPI、NVME/M.2 SSD控制、UART/I2C 控制、HDMI/DVI显示控制等。这些开发板提供了快速原型开发的便利，同时具有一定的灵活性和适应性。

• 稳定性与性能：由于来源于主流FPGA厂商，这类开发板通常具有较好的稳定性。它们在特定接口下能够提供高性能，但对于其他I/O支持可能有限。

商用原型验证系统：

• 容量/适用场景：适合各种规模和复杂度的设计。例如思尔芯的Prodigy芯神瞳原型验证解决方案，它提供了广泛的容量范围、丰富的产品线、以及高性价比，在当前市场中十分突出，因此备受市场青睐。其单系统可支持单核、双核、四核、八核，并能进行级联多核组网，最大可支持256核，提供了广泛的容量范围选择。对于小规模设计，芯神瞳支持不同容量的单核，亦可根据客户的设计容量和接口需求，选择最具性价比的解决方案。另外，思尔芯方案同时支持AMD（Xilinx）和Altera。

• 稳定性与性能：除了三大家和思尔芯，大部分商用系统还未经大量市场考验。思尔芯所提供的自主可控的Prodigy芯神瞳原型验证解决方案，其凭借20年的技术积累和全球600+的客户基础，国内市场早已处于领先地位，久经市场考验。经过多次迭代，在材质、架构、系统以及高速PCB仿真技术等方面的不断优化下，大多数情况下系统都能达到高性能。

图为思尔芯Prodigy芯神瞳原型验证的多选择性平台

2.原型验证的几大挑战及解决方案

随着芯片设计越来越大，复杂度越来越高，商用原型验证系统的设计目标已转向使用多颗FPGA芯片，快速实现全芯片设计与高性能的全芯片验证。为了能缩短设计周期，加速产品上市，对于原型验证的选择，不同的项目团队有不同的要求与考量。

FPGA实现团队的要求则包括具备足够的容量和级联功能以避免维护多个剪裁版本，自动分割功能以减少工作量，以及完善的工具链以缩短实现周期，并减轻团队负担。与此同时，软件开发团队需要能够尽早开始在平台上进行软件开发，并且希望在平台上验证完的软件能快速移植到实际芯片上，同时要求接口方案的多样性以及有效的软件调试和观测工具。这些需求共同构成了原型验证技术在当前快速发展下的主要挑战。

针对以上这些要求，BYO、FPGA开发板与商用原型验证系统三者之间又有何差异呢？

首先，FPGA实现团队所需要的多板级联，是为了在单个FPGA板无法提供足够资源支持大型或复杂设计时，通过扩展资源池实现更广泛的系统功能，以模拟更复杂的系统。这也带来了额外的复杂性和挑战，例如复杂的时序控制问题、保持数据一致性和同步的难度、资源分配与管理的复杂性等，无论是自制还是商用，都是一大挑战，在此项技术点上不断攻坚克难。

• BYO：想要实现多板级联方案是很困难的，很大程度上依赖于FPGA工程师的技术水平和经验。

• FPGA开发板：原厂不支持多板级联方案。

• 商用原型验证系统：多数厂商的多板级联方案还不够成熟，且支持的最大规模有限。国内的思尔芯是为数不多可以提供成熟的多板级联方案的厂商，客户端已成功部署百亿门级系统。

在原型验证中，以减少FPGA实现团队工作量和提高准确性为目标，自动分割功能、时分复用（TDM）、并行编译、全自动编译和增量编译等自动化软件的支持，和完善的工具链就变得至关重要。这些全自动的软件使得原型验证的易用性大大提升，但不是所有类型的原型验证都具备，有着明显的差异。

• BYO：易用性较低，所有软件需要自行开发，不支持自动分割，仅能手动操作。

• FPGA开发板：也不支持自动分割，同样需手动操作；其编译依赖于FPGA原厂提供的功能有限的工具。

• 商用原型验证系统：三大家和思尔芯在此方面投入了很久，也经过了充分的市场验证。在这方面，思尔芯的Prodigy芯神瞳就可以支持时序驱动的RTL分割，提供高速且稳定的通用Serdes TDM IP，可以处理大型IP设计，支持高达25Gbps的分割速率和8K:1的时分复用比。此外，还支持多FPGA的并行编译、分布式编译、全自动编译和增量编译，大大减轻了团队的负担。

图为思尔芯Prodigy芯神瞳原型验证解决方案

其次，为了让软件开发团队能够尽早在原型验证平台上开始工作，并确保平台验证的软件能快速移植到真实芯片上，快速环境部署与设计移植效率变得至关重要。这主要取决于高速接口方案和有效的软件调试及观测工具。高速接口如PCIe、USB和Ethernet等可以提高数据传输效率，支持复杂的应用开发，同时促进软件在原型平台的高效运行和准确移植。而高效的调试和观测工具则帮助工程师快速定位问题，易于bring-up。

高速接口方案方面：

• BYO：工程师需要自主开发各种子卡接口和降速桥方案，以及相应的IP开发套件。这不仅难以验证接口的正确性，而且在没有现成子卡或设计的情况下，快速部署可能十分困难，往往需要从零开始设计或修改。这些额外的开发和复用成本在激烈的市场竞争中可能成为负担。

• FPGA开发板：接口定制化集成在主板上，提供扩展接口有限。

• 商用原型验证系统：会提供即插即用的商用接口，增强了可靠性、可扩展性和复用性，不过只有少数平台提供子卡资源。但思尔芯的Prodigy芯神瞳提供超过90种不同的子卡和配件，多样化的模块类别，包括Arm处理器接口模块、嵌入式和多媒体模块等，覆盖了主流应用领域，并已在市场上得到验证，可供直接使用。其多种子卡和参考设计，使用户能够迅速搭建所需的I/O接口和外围设备，实现快速部署原型环境。

图为思尔芯丰富的外设子卡

值得一提的是，原型验证平台与最终的芯片设计之间的兼容性和接口标准化程度也非常重要。这决定了软件从原型验证平台到最终硬件的移植难易程度。但BYO的兼容性取决于更多的前期规划和设计。而FPGA开发板虽然提供标准化接口和支持广泛的开发环境，但可重用性相对有限。相比之下，商用原型验证系统如Prodigy芯神瞳，由于其标准化接口和高度模块化的设计，可以提供较高的可重用性和易迁移性，适应不同的设计需求和目标市场。

调试和观测方面：

• BYO：主要依赖FPGA芯片供应商提供的调试工具，通常限于单个FPGA的调试。

• FPGA开发板：同样依赖于原厂提供的调试工具，通常限于单个FPGA的调试。中低端的开发板上通常不搭载调试用的额外DDR内存，调试局限性大，仅提供JTAG等低速调试手段。

• 商用原型验证系统：大部分也是依赖于 FPGA芯片供应商的调试工具，跨FPGA调试需要使用额外扩展的专用调试板卡。在这方面思尔芯的调试手段更灵活且高效。它不仅支持多配置方式、实时硬件监控、远程系统控制及硬件自检测等功能，特别是基于网络的AXI Transactor，允许用户远程通过网络访问和控制连接到AXI接口的设备，极大地简化了远程调试和测试过程。还具有基于PCIe 的AXI Transactor来提供更大带宽的数据交互。此外，思尔芯还提供MDM Pro调试解决方案，支持多FPGA协同调试，并提供高达125MHz的采样频率和最大64GB的额外DDR内存来存储波形，有效应对多FPGA协同调试的挑战。这些功能的增加主要是由于思尔芯面向广泛的客户需求，而这是其他厂商可能未能提供的。

图为思尔芯提供的芯神瞳协同仿真软件ProtoBridge

3.快速交付与及时响应

在比较BYO、FPGA开发板和商用原型验证系统时，通常还会考虑到芯片公司对于快速交付和及时响应的需求，我们可以从产品交付、技术支持和维修维护这三个方面进行比较：

关于产品交付，BYO的Time-to-Prototype时间就难以预测了，受设计复杂性、资源可用性等多种因素影响。如果项目需求突然增加，BYO可能面临及时供货的挑战，同时将设计移植到FPGA的过程也可能耗时较长。FPGA开发板的交付时间相对稳定，但可能受限于库存或生产周期。相比之下商用原型验证系统，如思尔芯，通常有大量现货可供选择，且得益于有效的供应链管理，能够快速响应客户需求。这种系统的快速交付优势对于时间敏感的项目尤为重要，可以有效减少等待时间，加快整体开发进程。

在技术支持和维修方面，BYO通常缺乏立即可用的专业技术支持。这种情况通常需要依靠内部团队的知识和技能，有时甚至需要寻求外部的咨询服务，这可能导致问题解决的时间延长。另一方面，FPGA开发板虽然通常由原厂商提供技术支持，但这种支持在深度和响应速度方面可能有所限制。相比之下，目前市面上的商用原型验证系统虽然在以上方面有很好的支持，但大多由国外的EDA厂商提供，这些进口产品的交付和技术支持可能会因时间延迟而受到影响，进而影响项目的进度和部署效率。此外，考虑到某些国外品牌在国内的客户基础相对较小，它们可能没有足够的本地团队，例如现场应用工程师（FAE）团队，来提供即时的技术支持。无论是BYO还是FPGA开发板，都存在在故障发生时快速定位问题和提供现场维修服务的困难。不像国内的一些厂商，如思尔芯，就可以提供的全面本地化技术支持和快速响应的FAE服务。在出现问题时，有些厂商甚至能够立即更换设备，或先借用设备给客户，以确保项目的按时进行。

4.整体性成本评估

就上文提到的一些具体考量点，各类原型验证的对比如下：

之所以考虑BYO和FPGA开发板的主要因素就是节约成本，诸多因素综合考虑下来，真的节约成本了吗？由于设计复杂性、专门的软硬件团队要求、功能验证、稳定性考虑以及潜在的板子不稳定问题、软件开发成本、子卡开发、产品交付、技术支持等因素，其中的考量结果显而易见。

相比之下，像思尔芯的Prodigy芯神瞳这样的商用原型验证解决方案是现成的，提供更高的性能、更强的功能以及更广泛的技术支持，可以减少开发时间和资源投入，使团队能够更快地专注于核心开发任务。这也是如今商用原型验证越来越普及的原因。

详情可见官网www.s2ceda.com

稿源：美通社

面临资源约束趋紧、要素成本上升等挑战，制造业企业亟需转型升级并重塑竞争力。

西门子作为制造业数字化转型成功的代表企业之一，面对生产、服务与业务增长等挑战，积极拥抱AI、自动化等新兴技术，优化企业业务流程，打造企业数字化技术新基座，开拓出更多业务转型思路。

西门子中国供应链管理部门（SCM）与西门子全球服务业务部（GBS）在支持西门子整体业务目标方面发挥着不可或缺的作用。由于SCM和GBS业务繁多，且涉及企业内多个部门，业务数据的高效、准确成为了他们共同的业务核心关注点。同样，如何让业务数据更加智能，也是二者一直想要实现的业务新目标。

税务无小事，需AI和RPA共同加持

采购板块的税号处理流程至关重要。在对技术多方考察后，SCM与GBS两大部门决定共同携手推进税号处理业务的技术升级，选定以人工智能（AI）技术来帮助终端用户选择或纠正订单中的税号。值得强调的是，此项目得到了西门子税务部门的大力支持。

结合西门子内部已有的自动化经验，SCM和GBS延续了与UiPath的友好合作，首次运用AI机器学习结合RPA技术，全力推动“Tax AI项目”，加速税务部门实现智慧税务。该项目进展顺利，目前已经完成上线实施。

Tax AI破题之钥，成为业务提效关键

构建智慧税务流程是西门子全面深化转型的挑战之一，而新推出的Tax AI项目正是此难题的“破题之钥”。

具体来说，Tax AI项目主要运用于P2P，即采购到付款环节中。推行此项目后，在供应链的间接物料采购流程中，机器人可通过机器学习自动纠正采购订单中错误的税号。凭借强大的人工智能中心管理能力和完善的机器学习模型，加上特定的预定义的税号逻辑更正规则从而实现税号准确处理，加速税务业务效率。其中，机器学习的模型是基于税务专家验证的两年历史订单数据，保证了数据的准确性、可靠性。同时，UiPath Action Center允许人机交互（Human-In-the-Loop），保证主题专家在可信度水平未达到预定义阈值的情况下进行人为验证预测，这样一来，机器学习模型就能自动反复进行培训，模型性能更高，税号出错率更低。

在部署自动化技术后，极大减少了采购以及财务相关同事的手动改订单或发票工作量，提高了整个采购流程的效率和税号的准确性。数据显示，税号正确度已提升至95%以上，效果十分显著。通过这个项目，也成功取得了国家版权局开具的2项专利。

夯实自动化技术底座，让数据更智能

针对此次项目，西门子（中国）有限公司副总裁兼中国及亚洲/澳大利亚区域供应链管理部负责人Michael Haendel表示，“通过运用人工智能，我们取代并优化了人工订单审批流程，实现了更快、更准确的订单处理，不仅减少了人工失误率，还极大改变了我们的运营方式。综合来说，AI+RPA项目显著提高了效率、生产力和客户满意度。”

西门子（中国）有限公司副总裁兼全球业务服务部中国区负责人卢瑾表示，“AI+RPA的创新，给GBS的业务流程提供了更多优化的空间，通过智能化，自动化取代原先的手工流程，缩短流程时间，提高整体效率。”

随着制造业数字化转型的深入推进，西门子数字化转型的底层技术支持将日益趋于成熟和稳定。后续，西门子将继续展开前瞻性的技术部署工作，保持持续创新精神，深化与UiPath的合作，让自动化技术推动西门子数字化转型走向更高层次、更广领域。

关于西门子

西门子股份公司（总部位于柏林和慕尼黑）是一家专注于工业、基础设施、交通和医疗领域的科技公司。从更高效节能的工厂、更具韧性的供应链、更智能的楼宇和电网，到更清洁、更舒适的交通以及先进的医疗系统，西门子致力于让科技有为，为客户创造价值。通过融合现实与数字世界，西门子赋能客户推动产业和市场变革，帮助数十亿计的人们，共创每一天。西门子持有上市公司西门子医疗的多数股权，西门子医疗是全球重要的医疗科技供应商，塑造着医疗产业的未来。此外，西门子持有西门子能源的少数股权，西门子能源是全球输电和发电领域的国际企业。西门子自1872年进入中国，150年来始终以创新的技术、杰出的解决方案和产品坚持不懈地对中国的发展提供全面支持。截至2022年9月30日，西门子在中国拥有超过3万名员工。西门子已经发展成为中国社会和经济的一部分，并竭诚与中国携手合作，共同致力于实现可持续发展。如需了解详细信息，请访问www.siemens.com.cn。

关于UiPath

UiPath（纽交所代码：PATH）以提升知识工作水平为己任，赋能更多员工更有创造性、协作性和战略性地工作。由人工智能驱动的UiPath业务自动化平台将领先的机器人流程自动化（RPA）解决方案与全套功能相结合，以理解、运行端到端流程并实现自动化，提供前所未有的时间价值。对于那些需要不断发展以在日新月异的时代中生存和发展的组织机构来说，UiPath就是创新基石™（The Foundation of Innovation™）。了解更多信息，请访问www.uipath.com。

全球领先的嵌入式系统开发软件解决方案供应商IAR自豪地宣布：公司备受全球数百万开发者青睐的开发环境再次升级，已率先支持瑞萨首款通用32位RISC-V MCU，该 MCU 搭载了瑞萨自研的 CPU 内核。此次功能升级包括先进的调试功能和全面的编译器优化，全面融入了瑞萨 Smart Configurator 工具、设计示例、详尽的技术文档，并支持瑞萨快速原型板（FPB）。

随着RISC-V架构在商业领域的广泛应用，对强大、可靠、全面的开发工具的需求日益显现。IAR通过其先进的工具链满足了这一需求，不仅可提升开发人员的生产力，还整合了功能安全和自动化工作流程等现代开发实践中至关重要的方面。IAR的RISC-V解决方案可以为各种市场的多样化应用提供支持，如消费电子、医疗设备、小型家电和工业系统。

瑞萨嵌入式处理第一事业部副总裁 Daryl Khoo 表示：“IAR 是瑞萨生态系统中长期稳定且非常有价值的合作伙伴，IAR Embedded Workbench 一直以来都为我们各种 MCU 架构提供了出色的支持。因此，对于第一个采用瑞萨自主研发的 RISC-V 核心的 MCU，我们也是非常高兴能与 IAR 在早期就达成合作，获得他们的支持，确保我们全新的 R9A02G021 MCU 的使用者能够配套使用 IAR 流行且完整的开发解决方案。”

采用RISC-V架构的用户能获得的变革性优势在于：

• 提高生产力：IAR通过全面支持瑞萨32位RISC-V MCU，优化了基于 RISC-V 的应用程序的开发流程。它与瑞萨 Smart Configurator 代码生成工具和快速原型板无缝集成，加快了开发速度并缩短了上市时间。利用 IAR I-jet 调试器的高级调试功能，确保了精确控制和深入分析，可实现更快、更高效、更高质量的产品交付。

• 功能安全：遵循严格的安全标准，该解决方案由 TÜV SÜD 认证，并设计用于安全关键应用的开发。

• CI/CD流程自动化：IAR开发解决方案完全支持 Linux 和 Windows 上的自动化工作流程和持续集成（CI）流程，可实现持续开发、测试和部署。

IAR首席技术官 Anders Holmberg 表示：“在嵌入式软件开发的复杂性不断提升、需求不断演进的时代，IAR针对于 RISC-V 的全面开发解决方案不仅仅是一套工具集，它更是对创新和卓越的承诺。IAR在2019年就发布了支持开源指令集架构（ISA）的首个 RISC-V 开发工具。目前，我们针对瑞萨首款通用32位RISC-V MCU的特定需求定制了我们的解决方案，以确保每个 RISC-V 商业项目都能从最高的效率、安全性和质量水平中获益。这一举措体现了我们致力于赋能开发者和推动整个嵌入式RISC-V行业发展的承诺。”

与此同时，IAR还发布了一本全面的电子书《终极实践指南：RISC-V入门》，旨在帮助全球的嵌入式开发人员迅速提升他们的RISC-V开发技能。该电子书提供了一种使用 IAR Embedded Workbench for RISC-V 掌握 RISC-V 开发的结构化方法。此外，该电子书还介绍了如何通过静态分析工具 IAR C-STAT for RISC-V 帮助开发人员提高代码质量和效率。

本电子书对于想要学习和使用 RISC-V 架构的开发人员来说是一个非常实用的资源，立即点击获取：https://content.iar.com/zh-cn/risc-v-ebook-2024-sc

关于 IAR RISC-V 解决方案的更多信息，请访问 https://www.iar.com/products/architectures/risc-v/iar-embedded-workbench-for-risc-v/

关于IAR

IAR为嵌入式开发提供世界领先的软件和服务，帮助世界各地的公司创造满足当前需求和未来趋势的创新产品。自1983年以来，IAR的嵌入式开发和嵌入式安全解决方案已在工业自动化、物联网、汽车和医疗等行业被用于100多万个嵌入式应用的开发中，保证了其质量、安全性、可靠性和效率。IAR支持来自70多家半导体合作伙伴的15000款芯片。IAR总部位于瑞典，并在世界各地设有销售分公司和支持办事处。在中国，IAR设立了经验丰富的应用工程师支持团队，向客户提供快速、专业、本地化的技术支持服务，持续为客户创造最大价值。更多信息，请访问：www.iar.com。