用C语言提高芯片设计效率，芯易荟的方法论！

在早前举办的ICCAD 2023的采访上，国产EDA新贵芯易荟的创始人兼CTO汪人瑞先生在分享公司设计理念的时候表示：“过去多年里我一直都是从事EDA行业，个人在这个产业里一直追求的目标都是如何帮助行业增加设计效率，用一种新的设计方法多快好省地把架构作的最优，把RTL设计做出来。”
 

芯易荟创始人兼CTO汪人瑞
 
正是因为创始人团队都抱着这个理念，芯易荟便应运而生。据介绍，芯易荟（ChipEasy）中的“芯易”即暗藏着重“芯”定“易”（编者注：重新定义的一语双关），公司自我定位是一家提供全球领先DSA处理器设计工具的新一代EDA公司。
 
作为芯片设计行业的赋能者，芯易荟希望通过自主研发专用处理器设计与验证自动化的前瞻性技术，提供处理器开发的一站式平台。针对丰富的应用场景，自动产生最佳匹配的软硬件协同方案。为中国乃至全球范围日益增长的芯片设计需求提供新型设计方法学、工具软件和最佳实践。
 
“我们目前研制推出的工具就是为了填补芯片设计在硬件和软件之间的鸿沟”。汪人瑞说。
 
填补芯片设计的鸿沟 
 
众所周知，在传统的芯片开发流程中，虽然每一环都是相扣的，但它们却都大多由不同的开发者们负责，这就导致整体流程的反馈和设计迭代周期非常慢。汪人瑞也指出，在传统的设计方法论里面，是从上到下，从系统、算法到软件，最后再跳到硬件的。但在过去二十年里，从软件跳到硬件都是一个很大的跳跃，其设计方法里面也一直存在一个鸿沟。
 
在过去十几年里，面对这个鸿沟，芯片公司也在采取各种应对方法。据芯易荟CEO汪达钧先生所说，比如越来越多的半导体硬件公司增加了软件工程师的数量，软件和硬件其实也在一点点地融合。但“治标不治本”，软件和硬件之间的鸿沟依然存在。
 

芯易荟CEO汪达钧
 
如今随着终端对算力需求的增加，芯片行业又产生了新的范式转变。一方面，芯片的规模越来越大，复杂程度加大，给芯片设计带来了新的要求；另一方面，市场需求多变，芯片迭代的周期越来越短，这让芯片设计难度更大，芯片的试错成本越来越高。如何高效地设计可靠的芯片就成为了头等大事。
 
“从技术角度来讲，我们认为在芯片架构上有一个大的趋势，那就是异构多核，这会延伸出新的设计方法学”汪人瑞先生补充说。此外，伴随着RISC-V的出现，芯片行业出现了前所未有的新机会以及伴之而来的挑战。
 
有见及此，芯易荟团队希望用真正的设计方法学去获得设计成本的降低和设计功能的增加。据介绍，芯易荟将自身定位聚焦在原型设计环节，旨在将系统级的概念落实到芯片上，帮助客户实现多、快、好、省的设计并提供全流程服务。
 
汪人瑞指出，芯易荟设计团队由来自不同领域的工程师有机结合，他们都拥有丰富的研发经验，可以在实际工作中实现‘1+1>2’的效果。在此基础上，芯易荟以服务中国半导体行业为发展重点，以帮助客户真正实现投产作为考验自身价值的依据。
 

 
其中，FARMStudio就是芯易荟看到市场需求而推出的一款极具竞争力的工具。
 
用C语言去变革芯片设计
 
据芯易荟介绍，FARMStudio是一款以C语言描述，基于RISC-V基础指令集的专用处理器生成工具，能广泛应用于定制针对视觉、AI、通信、音频、DPU、工业控制等领域的处理器解决方案，助力芯片设计公司高效自研IP。
 

 
芯易荟方面表示，该工具内嵌了面向丰富应用场景的DSA设计范式，便于客户快速集成、优化和验证DSA处理器，突破传统IP能效上限，并以更低的成本适应算法与产品的持续迭代。在实际应用中，FARMStudio更是能针对密集计算和复杂数据处理的应用场景，赋能工程师自由探索计算架构，优化PPA，并快速收敛至最佳设计。
 

 
芯片行业的开发者都应该清楚，过去多年里，Verilog一直统治了芯片设计，这迄今为止似乎还没有任何语言能够撼动。但此次芯易荟却能够从C语言入手，大幅提升了芯片设计效率，在汪人瑞看来，这正是公司的创新所在。
 
他指出，设计语言可以分为两个层次：一个层次就是软件执行场景，基于图灵机模型，另一个层次则是硬件领域微架构，基于有限状态机。怎样从图灵机下沉到有限状态机，是传统硬件设计架构师和微架构师在做的事情，是个手工过程，通常是用Verilog这样的设计语言来描述的，工作很繁琐，且需要大量的验证工作。“但采用定制处理器来解决运算加速后，开发者使用FARMStudio™，只需要设计运算单元（指令），不需要知道这些指令在流水线里面怎么样走，不需要知道流水线里面是怎样实现跨越、堵塞。描述运算最成熟的语言是C，而且和应用程序可以无缝对接。这正是我们选择C作为设计语言的原因。”汪人瑞接着说。
 
汪人瑞同时解析说，这并不是意味着任何一个C函数可以对应到处理器里面的运算单元来，FARMStudio™在C语言的环境里给用户提供一些简单的规则，并通过工具为设计者提高及时规则检查和电路大小的回馈，让他能够在C语言里面，以快速迭代的方式，来设计他想要的指令，芯易荟提供的不是一个包罗万象的逻辑描述语言。
 
在汪达钧看来，之所以会选择C语言，这首先因为其是嵌入式系统中最常用的一种语言，能直接‘触摸’到硬件的性能，同时还具备了如国际标准和汇编程序等高级语言的优势；其次，C语言还可以直接在x86的环境下进行仿真，具有较强的可控性；此外，利用C语言可以解决软硬件融合设计的难点，利于软件工程师和硬件工程师共同理解和调试，打破软硬件间的壁垒，缩短设计时间、降低验证成本。
 
“我们作为工具的供应商，我们希望做出来的工具能让我们客户达到最好的能效，单位面积算力最高，单位面积功耗最低，这是衡量我们工具到底有没有达到我们目标的铁律。”汪达钧说。事实上，上述谈到的各大领域开发者在使用了芯易荟的这个工具之后，也能够很快就在上述参数里面找到一个平衡。
 
芯易荟认为，FARMStudio让芯片设计流程迎来颠覆性的变革，真正做到芯片敏捷设计。在结合最新整合的多层级验证平台，能够成倍提升设计效率，加速产品迭代。
 
汪达钧告诉半导体半导体行业观察，FARMStudio就是一个C、算法到处理器、算法到算力的实现工具，而这个工具的面世称得上是一个新的转折点，因为在今后十年里，怎样应用大数据打造各种各样的应用和客户的体验，是能够把我们行业更往上推一个阶段的关键。
 
”专注于创新，专注于技术的沉淀，解决一个世纪的问题，这是我们的坚持。”汪达钧说。