揭秘数字电路的“魔法语言”,走进国微芯RTL级逻辑设计

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当你使用智能手机或电脑时,你是否曾想过它们是如何完成复杂任务的?

比如,你打开手机上的应用程序,发送一条信息,或者玩一把游戏,智能设备们不会像魔术一样自动完成这些操作,而是通过一种奇妙的“数字大脑”来实现的。

RTL级逻辑设计就像是数字电子世界中的魔法语言,它帮助我们设计出可以执行各种任务的硬件电路。这些电路可以让你的设备快速运行应用程序,处理图像和音频,甚至玩起高清游戏。

但是,RTL级逻辑设计并不是真的魔法,它是一种精密的工程艺术,涉及到电子元件之间的智能互动。

现在,让我们深入了解RTL级逻辑设计,看看它如何在数字电路的奇妙世界中发挥着关键作用,以及它是如何让我们的数字生活变得更加精彩的。

1.什么是RTL级逻辑设计

在数字电路设计领域,寄存器传输级(Register-Transfer Level,RTL)是一种抽象模型,用于描述同步数字电路的工作方式。这个模型基于数字信号在硬件寄存器、存储器、组合逻辑单元和总线等逻辑组件之间的传输方式,以及它们的逻辑运算方式来定义。

在数字集成电路的设计流程中,硬件描述语言(HDL)涉及的抽象层级通常高于晶体管级或门级电路,并使用编程语言中熟悉的结构(例如算数运算和if-then-else)来描述数字组合逻辑,这种设计级别就称为RTL级逻辑设计。使用EDA工具进行综合,RTL级别的描述通常可以直接转换为ASIC或FPGA的等效硬件实现文件

简单的同步RTL逻辑

简单的异步RTL逻辑

RTL设计在集成电路(IC)设计中扮演着关键的角色,因为它是将高级硬件描述翻译为底层硬件元件的桥梁。在RTL级别的IC设计阶段,通常承载了逻辑优化,时钟时序管理,逻辑合成转换物理布局,电路功能和性能验证等各种重要任务。

2.RTL面临的验证问题与解决方法

针对现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)的现代集成电路设计变得越来越复杂,不仅由于对性能和功能的需求不断增加,还因为对尺寸和功耗效率的要求更加严格。这导致了在设计和验证方面的工作量的增加。

在现如今的ASIC开发中,验证已经成为设计流程中最耗时的部分。寄存器传输级别(RTL)验证要求在每一个可能的场景中测试设计,以满足功能规范。它包括静态代码检测、形式化模型验证、逻辑模拟、事务级验证模型和代码覆盖分析。这对RTL的验证资源分配和资源使用预测提出了更高的要求

典型机器学习资源估计方案与实际值对比的散点图

3.国微芯高效、稳定的形式验证平台

国微芯的全功能形式验证团队不仅针对RTL的验证领域进行自主创新,还建立了芯天成形式验证平台,其中包括C-to-RTL/RTL-to-Netlist等价验证工具(EsseFECT/EsseFCEC),属性验证工具(EsseFPV)等各种实用验证Apps,为数字IC设计各个环节提供实用、精确、高速的验证工具箱,并拥有完整自主的相关知识产权

形式化等价验证工具EsseFECT

组合逻辑等价性验证工具EsseFCEC

模型检查工具EsseFPV

国微芯芯天成EsseFPV工具使用形式化技术验证RTL是否符合设计规范,为用户提供快速的错误检测,能在仿真前就实现有效验证。通过丰富的大规模电路工程设计经验以及高效可靠的形式验证平台,国微芯能够为客户提供度身定制的最佳RTL验证解决方案。

在数字EDA领域,国微芯深入研究了RTL级逻辑设计验证资源预测系统和形式验证平台的关键作用。这些工具的应用不仅提高了设计效率,还为数字IC设计领域带来了更多创新的机会。

未来,国微芯将继续致力于数字电路设计和验证技术的研究和发展,以满足不断升级的市场需求和日益复杂的应用场景。国微芯坚信,创新是驱动半导体技术前进的关键,而与合作伙伴们的紧密合作将促进产业的快速发展。国微芯将持续与各方协作,为构建更加完善的半导体生态系统贡献力量。

责编: 爱集微
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