為搶攻嵌入式系統日益複雜的軟硬體整合與系統驗證商機，電子設計自動化(EDA)工具開發商近期動作頻頻頻，除益華電腦(Cadence)與明導國際(Mentor Graphics)先後發布新款仿真器(Emulator)的市場捷報外，新思科技(Synopsys)日前也推出Confirma快速原型建立平台(Rapid Prototyping Platform)並新增硬體輔助驗證功能，與仿真器供應商展開一場角力競賽。
隨著嵌入式軟體開發及系統驗證困難度大增，以現場可編程閘陣列(FPGA)進行原型驗證的方式，逐漸展現其兼具軟體除錯效能與經濟實惠的優勢，準備與仿真器方案一較長短。
嵌入式軟體角色吃重 系統驗證耗時費工
新思科技副總裁暨昕博(Synplicity)業務部門總經理Gary Meyers表示，雖然嵌入式系統開發業者自行設計的專屬原型建立平台已廣泛運用多年，但隨著系統單晶片(SoC)的複雜度提高、嵌入式軟體數量增加及其他仿真(Emulation)工具成本不斷攀升，新的系統驗證方法也應運而生。藉由該公司Confirma快速原型建立平台方案，將可協助設計開發團隊進行即時驗證，並以更經濟的方式完成複雜的晶片與軟體設計。
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| 圖1 新思科技產品行銷總監Tom Borgstrom(右)表示，透過FPGA原型可縮短系統驗證時程並提高晶片投產的成功機率。左為新思科技Confirma產品行銷總監Juergen Jaeger |
面對晶片開發成本巨幅攀升但市場環境卻陷入低迷，晶片設計業者已紛紛縮手特定應用積體電路(ASIC)硬體的開發計畫，並改以軟體方式來增加新的功能與附加價值，以延長產品生命週期。
新思科技產品行銷總監Tom Borgstrom(圖1右)指出，愈來愈多晶片商已意識到軟體不僅可增加產品差異性，也比硬體擁有更高的投資報酬率(ROI)，因而投入許多資源在軟體開發，甚至超過硬體的人力配置。隨著嵌入式軟體不斷增加，如何在投片(Tape Out)前，快速確保軟硬體設計的匹配無虞，即成為系統開發人員最棘手的挑戰，也讓以現場可編程閘陣列(FPGA)進行原型驗證的方案需求急速增溫。
FPGA原型驗證，意指在FPGA開發板上快速建立系統原型並將相關驅動程式、應用軟體與周邊介面矽智財(IP)移植(Porting)到FPGA原型板上進行驗證。相較於暫存器轉換層級(RTL)模擬、軟體式模擬加速器(Acceleration)與硬體式仿真設備，FPGA原型驗證不僅效能更佳、驗證速度快且成本也比仿真設備更為實惠，加上FPGA本身效能不斷精進，市場接受度與日俱增(圖2)。
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| 資料來源：新思科技 圖2 各種驗證方式的效能比較 |
看好FPGA原型驗證市場的發展潛力，新思科技自3年前開始便積極展開布局，先是在2006年收購Virtio，取得嵌入式軟體發展虛擬平台技術，接著又在2008年先後購併昕博與ProDesign的CHIPit事業部，分別掌握FPGA合成(Synthesis)與驗證，以及高速ASIC與系統晶片驗證技術，快速在市場上取得一席之地。
事實上，新思此次所推出的快速原型建立平台Confirma，即整合三次購併所取得的技術與新思在ASIC合成、實作的專業知識所開發而成，包含以FPGA為基礎的快速原型建立系統、原型開發板、周邊介面及記憶體子卡，以及實作和除錯軟體等必備元素。
新思科技Confirma產品行銷總監Juergen Jaeger(圖1左)強調，不同於其他EDA業者僅能提供單一領域的驗證工具，該公司的Confirma平台則是目前市場上最完整的快速原型建立方案，除可節省另行購買其他工具的額外費用，也可減輕自行整合各家工具的負擔，讓晶片或系統開發人員可更專注於產品創新與差異化。
值得注意的是，儘管FPGA原型驗證方法備受系統開發人員青睞，但目前市場上仍以自行購買FPGA來建立原型開發板的方式較為普遍。對此，Jaeger指出，晶片和系統開發人員的專長在於系統開發而非原型板的設計，若為完成某項設計專案而大費周章地自行建立FPGA開發板，不僅不符合成本效益，更須承擔較高的失敗風險；倒不如直接購買現成的商用原型開發板，不但已預先經過驗證，又具有重複使用與延展性的好處，可滿足最新的設計變化，從而提高投資的成功機率。
FPGA原型驗證強化軟體除錯效能
有別於新思大舉揮軍FPGA原型驗證市場，益華電腦(Cadence)與明導國際(Mentor Graphics)則是藉由強化硬體式仿真設備的效能，來滿足嵌入式系統開發人員對軟硬體驗證的需求。以益華電腦為例，其Incisive Enterprise Palladium系列的模擬加速器與仿真器，目前已發展至第三代，可快速建立系統並在數分鐘內完成編譯，驗證速度更較RTL模擬快一百至一百萬倍，已獲得夏普(Sharp)等業者採用。
明導國際則是於日前推出新一代Veloce Maximus硬體仿真器，一口氣將邏輯閘容量增加四倍，達五億一千兩百萬閘，以解決現今系統晶片日趨複雜的功能驗證難題。明導國際副總裁暨仿真事業部總經理Eric Selosse表示，此款方案是該公司產品發展的重要里程碑，可滿足多媒體、繪圖、電腦、網路與無線通訊等應用在效能與容量上的嚴苛要求。
仿真器最大特色在於可自動化驗證並具有較佳的軟體除錯效能，其中，除錯工作更是系統驗證最耗時的部分，經常成為即時上市的最大瓶頸。因此，仿真器多半採用特別定製的晶片，來達到較FPGA驗證平台更好的錯誤能見度與軟體除錯速度。而為與仿真器相互匹敵，新思一方面在Confirma平台的CHIPit快速原型建立系統中導入可編程的互連架構，來實現自動化及仿真模擬功能，使驗證達到最佳化；另一方面，則藉由具備TotalRecall訊號能見度增強技術的Identify Pro除錯軟體，以提高整體除錯效能。Borgstrom同時也指出，對嵌入式軟體開發者而言，體型龐大的仿真設備不但過於昂貴，且一旦大規模部署勢將曠日費時，在現今市況不佳的環境中，反倒顯得不合時宜。
