SoC Design Mehr als 40 Milliarden Gatter simulieren

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Wer einen eigenen System-on-a-Chip (SoC) entwickeln möchte, muss diesen natürlich auch verifizieren und validieren. Doch wie funktioniert dieser Prozess eigentlich? Wer dachte, dass die Chips erst getestet werden, wenn sie nach erfolgter Lithographie in Hardware vorliegen, liegt falsch. Dahinter verbirgt sich eine deutlich spannendere Technologie.

Moderne SoCs sind riesig, der Full Self-Driving SoC (FSD) von Tesla verfügt beispielsweise über etwa 250 Millionen Logikgatter und bestehen aus etwa sechs Milliarden Transistoren. Diese beeindruckende Anzahl unterstreicht die enorme Komplexität und Leistungsfähigkeit moderner Halbleiter, welche in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden. Von Tesla speziell für Echtzeit-Entscheidungen auf der Basis komplexer Umweltdaten beim autonomen Fahren entwickelt, repräsentiert der FSD nur einen Teil des breiten Spektrums an SoC-Designs, die heute verfügbar sind.

Um die Entwicklung solcher SoCs voranzutreiben, erlaubt die Veloce-Plattform von Siemens, solche komplexen Systeme zu emulieren, was die Verifikation und Validierung von Halbleiterprodukten erheblich beschleunigt. Mit der Fähigkeit, Designs mit mehr als 40 Milliarden Gattern abzubilden, setzt Veloce neue Maßstäbe in der Branche.

Diese enorme Kapazität zur Emulation und zum Prototyping ermöglicht es Entwicklern, die Grenzen dessen zu erweitern, was mit aktuellen Technologien möglich ist, um innovative Lösungen für die Herausforderungen von morgen zu schaffen - von der Optimierung des Energieverbrauchs in mobilen Geräten bis hin zur Gewährleistung der Sicherheit von Systemen. Die Veloce CS-Lösung von Siemens repräsentiert einen signifikanten Fortschritt in der Fähigkeit, komplexe und leistungsstarke Halbleiterdesigns schnell und effizient zu entwickeln und zu testen, was letztendlich zu schnelleren Innovationszyklen führt.

Hardware zur Emulation:

Die Emulation der Hardware läuft auf verschiedenen SoCs und FPGAs, welche dazu dienen, immer neue Varianten zu emulieren.

• Veloce Strato CS, eine Weiterentwicklung von Veloce Strato. Das System basiert auf dem eigens entwickelten CrystalX-SoC. Dieses System ermöglicht die Hardware-Emulation und bietet gegenüber den AMD basierten Varianten eine erweiterte Debugging-Möglichkeit.

• Für Enterprise Prototyping gibt es Veloce Primo CS. Das System wird mit dem AMD VP1902 betrieben. Dieses System bietet bis zu fünf Mal mehr Leistung im Vergleich zum Veloce Strato CS.

• Um Software-Prototyping zu ermöglichen, bietet Siemens Veloce proFPGA CS an, ebenfalls durch den AMD VP1902 betrieben.

Kooperation mit AMD:

Durch die Kooperation mit AMD hat Siemens den AMD VP1902 perfekt in das Primo CS und proFPGA CS System integriert. Dies ermöglicht eine enorme Skalierbarkeit. Denn die Hardware zur Emulation wird in Blades verbaut. Um auf die über 40 Milliarden Gatter Emulationsleistung zu kommen, werden bis zu 256 dieser Blades parallel betrieben. Der Blade-Aufbau ermöglicht außerdem den Betrieb in einem Rechenzentrum. Für den Parallelbetrieb werden jeweils bis zu vier Veloce CS Knoten von einem HP DL385g11 Server mit AMD Epic CPU gesteuert.

Der AMD VP1902 gehört aktuell zu den größten adaptiven SoCs und Field Programmable Gate Arrays (FPGA) auf dem Markt. FPGAs eignen sich hier hervorragend, da die Schaltung in einer Hardware Description Language (HDL) verfasst wird und dann auf dem FPGA emuliert wird. Durch das Zusammenschalten mehrerer FPGAs lassen sich deutlich komplexere Szenarien realisieren. Zudem bieten sie eine sehr niedrige Latenz, was den Unterschied zwischen Emulation und dem späteren SoC erheblich reduziert. Sowohl die Veloce Strato CS- als auch die Veloce Primo CS-Lösungen nutzen dasselbe Betriebssystem, was den Anwendern ermöglicht, nahtlos zwischen den Systemen zu wechseln.

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