今年4月,芯片設計行業的賦能者芯易薈正式發布了一款以C語言描述,基于RISC-V指令集架構的EDA工具“FARMStudio”,主要滿足應用于密集計算和復雜數據處理的應用場景的芯片設計需求。
FARMStudio面市之初,憑借其革新式的IP生成流程設計、高效生成式等產品特性一度引發半導體產業熱議。現在,FARMStudio已經過半年多的市場歷練,其產品及市場表現如何?國內EDA市場又有何新變化?
▲ 芯易薈在ICCAD2023現場展位
前不久,芯易薈在中國IC 設計產業一年一度的盛會ICCAD (第29 屆中國集成電路設計業2023年會,以下簡稱:ICCAD2023)攜FARMStudio工具,工具背后的FARM設計方法學,以及ORB算法應用、定點運算、浮點運算等DEMO亮相,并由芯易薈軟件研發副總裁張衛航講解產品技術發展路徑,吸引了現場眾多專業觀眾圍觀。芯師爺直擊本場展示,且現場采訪了芯易薈公司創始人/董事長汪人瑞,跟進了FARMStudio發布之后的故事。
發布半年后,FARMStudio提交“落地”新答卷
“FARMStudio這半年以來最大的進展是落地。”在ICCAD2023現場,芯易薈創始人汪人瑞在芯師爺詢問FARMStudio產品進展時回應道。
▲ 芯易薈創始人汪人瑞在展會現場
4月正式發布產品后,芯易薈開始大力推進FARMStudio的落地發展。汪人瑞談及,當前FARMStudio產品的技術落地主要往兩個方向走:
一個方向是落實已有客戶的定期培訓,通過定期的培訓,和客戶一起學習并利用FARMStudio去解決他們在芯片設計過程中遇到的難題。這是FARMStudio作為一款革新型的EDA工具和客戶緊密交流的過程,能讓客戶深刻理解并接受FARMStudio的設計方法過程。
另一個方向是芯易薈正積極推廣已經積累的部分現成IP,現成IP中包括客戶利用FARMStudio工具開發的IP,芯易薈在ICCAD2023現場特設了合作伙伴成果展示。據現場工程師介紹,基于FARMStudio工具開發的典型IP產品有面向工業控制、視頻圖像處理、車規芯片、視頻編碼等不同領域應用,這些產品的共性在于均面向對算力成本和功耗敏感的計算密集型應用場景。
▲ 芯易薈DSP32浮點性能展示
與客戶IP同時亮相的還包括芯易薈自研的首款面向高性能IoT應用推出的系列IP,含標準MCU、DSP、浮點運算、定點運算、AI等類別IP產品,據悉該類型產品可供原廠芯片設計伙伴直接用于芯片SoC芯片集成設計。
從平臺特性來看,基于DSA的一站式開放設計平臺,FARMStudio可應用于工業控制、通信、計算機視覺、互聯網、AI和音頻等六大領域專用處理器開發,目前的產品落地場景也大多體現在這些領域,不過更多的應用場景還在持續挖掘中,“芯易薈本質上是提供EDA工具服務的,基于用戶的IP技術積累和行業應用,來核心業務是支持客戶開發他們想要應用于各種不同高算力場景需求的產品,具體可落地場景并不局限于以上六大領域?!蓖羧巳饘ARMStudio的應用有著更為廣闊的理解。
這種理解的背后,信心源自FARMStudio的技術優勢,更具體來說,源自于FARMStudio以創新的軟硬件耦合的形式實現了全新的芯片設計流程,這種流程更高效,也更適合解決當下的芯片設計產業痛點。
▲ 芯易薈軟件研發副總裁張衛航在展會現場講解FARMStudio
“FARMStudio是一款以C語言描述,基于RISC-V基礎指令集進行定制的專用處理器生成工具,內嵌面向豐富應用場景的DSA設計范式,便于客戶快速集成、優化和驗證DSA處理器,突破傳統IP能效上限,并以更低的成本適應敏捷高效的迭代過程,適應算法與產品的持續迭代?!毙疽姿C軟件研發副總裁張衛航介紹道,從產業趨勢上來看,FARMStudio符合產業對EDA工具需求的多重趨勢。
首先是后摩爾時代,應用端的百花齊放驅動芯片設計企業架構創新需求爆發,領域專用處理架構(DSA)興起,EDA需滿足芯片設計企業在不同專業領域上的計算需求。該趨勢同時還驅動RISC-V架構指令集的興起,因為RISC-V既提供了一個開源系統架構又提供了可自由選擇的配置元素,可供不同領域專用處理器設計靈活選擇。
▲ FARMStudio產品特性
其次是數字芯片設計的設計輸入層次在不斷提高。數字芯片設計在硬件設計過程中從低層次設計輸入發展到高層次設計輸入分別經歷了從手工版圖進行輸入——原理圖進行輸入——RTL(寄存器傳輸邏輯)輸入傳輸的發展歷程,后受限于工具技術限制,硬件設計的輸入方式一度停留在RTL傳輸輸入上,產業界對新的高層次硬件語言的設計輸入方式寄予厚望,FARMStudio基于C語言定制指令直接進行設計輸入且自動生成的方式,對此實現了突破,并同時打破了軟硬件系統設計的語言壁壘。
再者,DSA適用于專用領域應用,但專用領域應用在定制化場景中同時還需要滿足適應該場景中多樣化需求演變,這就需要EDA工具提供更為低成本迭代和更為高效、靈活的方式實現DSA架構設計的迭代和優化。
在低成本優化上,FARMStudio改變了傳統的芯片設計流程設置。從應用分析開始,通過對應用建模、算法模擬、算法分析和優化等一系列技術升級,完成了周期精確仿真器,高性能編譯器的設計,硬件設計軟件化可實現芯片設計中修改困難的問題,幫助芯片設計者快速收斂和驗證,最終快速迭代硬件設計以最佳的PPA實現,在降低成本的同時提升芯片性能。
▲ FARMStudio迭代工作流程
在提升芯片設計效率上,一方面,通過一系列精細預設,FARMStudio基于RISC-V基礎指令可在數分鐘級內自動生成DSA處理器和完整的配套工具鏈,達成硬件敏捷化設計流程;另一方面,近期FARMStudio還增加了系統的多層次驗證功能。“工程師在整個芯片軟件設計過程中,可運用FARMStudio多層次驗證功能對處理器設計不同層級(cmodel原型,指令仿真器,RTL仿真,FPGA仿真)進行應用程序的自動載入和運行,分析比對運行過程和結果。工程師在整個芯片軟件設計過程中,可運用FARMStudio多層次驗證功能對芯片設計不同環節進行自動載入和對比,直接反饋出不同層次上的仿真結果。”張衛航表示。
“不同芯片設計層次在FARMStudio多層驗證中,形成了相互檢查、相互對照的效果,這讓驗證工程師的工作效率翻倍提升”汪人瑞補充道。
未來堅持以產品為中心,解決客戶痛點難題
以產品落地和技術升級為答題重點,FARMStudio發布半年后,芯易薈交上了一份扎實的答卷。
當前隨著我國半導體產業的快速發展,國內EDA市場迎來了新的機遇。未來如何拓寬EDA產品的市場應用,仍是芯易薈持續思考和需要解決的問題。
在汪人瑞看來,EDA的市場價值最終還是體現在客戶利用EDA工具解決芯片設計痛點問題上。
FARMStudio產品設計符合當前產業對異構多核EDA工具發展的發展要求,利于解決芯片設計產業的痛點問題,疊加國產EDA自主需求,FARMStudio有顯而易見的市場機遇,但FARMStudio同樣面臨應用挑戰。FARMStudio面臨最大挑戰是應用工程師需要改變傳統的芯片設計思維,學習新的方法,才能更好地掌握這款新的EDA工具,提升自身的設計效率。
對此,芯易薈未來仍堅持“兩條腿走路”。“一條腿”繼續提供充分的FARMStudio使用培訓機制以降低客戶的應用門檻;芯易薈面向客戶有兩種不同層次培訓正在進行中。第一種是芯易薈聯合各地半導體協會推進不同區域研討會巡回培訓,面向特定區域芯片設計企業舉行的為期半天FARMStudio使用方法學介紹。第二種是芯易薈為期兩天的深度培訓課程,客戶帶著芯片設計問題來上課,可在課堂上利用FARMStudio實操芯片設計,并將設計成果帶回公司,后續可以在芯易薈提供的評估工具服務器上繼續評估工具,加深理解,熟練操作,達到實戰要求。在后續的1-2個月間用芯易薈提供的評估服務檢驗FARMStudio的設計成果。
“另一條腿”在于持續深化核心提升技術及自動化程度和服務,以優化產品,來協助客戶解決應用市場帶來的產品設計壓力。
在未來產品優化方面,汪人瑞表示芯易薈將從三個維度出發。首要的是核心算法技術的優化,使生成的電路更小、更快、更省電,使軟件工具功能更全,自動化程度更高,更容易使用這包括增加更多的優化算法,提升工具的自動化程度和使用的便捷度;二是增加芯易薈的預制模塊,也可以理解為現成的IP,為芯片設計企業提供“即插拿來即用”的高效產品。有別于傳統IP,芯易薈提高的預制模塊都是可以擴展的,芯片設計公司在這種預制模塊上也可以增加自己的差異化設計;最后是為FARMStudio打造更好的生態開發環境,讓更多的第三方開發者可以利用FARMStudio來將他們的算法生成具體的解決方案。
“‘兩條腿走路’的核心均在于以產品為中心為客戶提供EDA工具價值,提升客戶芯片產品的競爭力?!?/strong>汪人瑞強調。
當下,國產EDA正處半導體領域發展充滿想象力的時刻。政策層面有扶持,市場有需求,行業有具備創新能力的人才,天時地利人和的黃金發展機遇下,國內正涌現出一大批EDA企業。
但攜帶FARMStudio而來的芯易薈和這些企業一大不同點在于,芯易薈及時捕抓到了市場涌現的新需求和趨勢,率先對EDA工具傳統設計方法做了全新的革新,以創新之力為支點,正悄然撬動著算力時代中芯片設計變革。
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