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前言：FPGA 是站在集成电路金字塔顶端的芯片，在 5G 和 AI 的驱动下，2018 年的市场规模约为 60 亿美元，预计到 2025 年市场规模将达到 125 亿美元，年复合增长率高达 10.2%。
近日，国微思尔芯 S2C 发布全球首款 FPGA 验证仿真云系统 Prodigy Cloud System，为下一代 SoC 设计验证需要而特别开发的验证仿真云系统。
超大型 SoC 设计验证成新难点
研发 FPGA 拥有极高技术壁垒，需要软件、硬件协同开发。FPGA 布局布线复杂，所需的硬件结构繁琐且良率低。除了考虑芯片架构，编程设计时还需考虑应用场景的多样性、复杂性和效率，设计壁垒比其他类型集成电路更高。
FPGA 可编辑的特点使其需要 EDA 配套软件部分一起使用,FPGA 公司不仅需要精专于 IC 设计，更需拥有自主研发适用于硬件部分 EDA 软件的能力。这些都使得 FPGA 的研发门槛变得相当的高。
而在超大型 SoC 设计过程中，复杂且冗长的设计验证工序已成为新的挑战。用传统的 EDA 软件仿真方法已无法在计划时间内完成验证所需要的程序，加上复杂的应用系统环境，SoC 必须通过硬件的连接才能复制真实的使用场景。
这也只有基于 FPGA 的原型验证仿真系统才能达到此目的，加上越来越多的软件和内容需要在 SoC 的设计验证上实现，以及软硬件协同设计验证的需求。
构建多功能+可扩展的 FPGA 云
Prodigy 云系统是一套多功能、可扩展的 FPGA 原型系统。单个标准服务器机架可建构多达 32 颗 FPGA，多机架可级联形成超大规模的 FPGA 阵列。Prodigy 云系统提供了从 RTL 信号级到 ESL 系统级的多种开发和设计验证方法。
为了最大化 ROI，Prodigy 云系统配备了系统级的实时控制与监测硬件和基于网页的资源管理软件，以实现 FPGA 阵列在私有云或公有云上的快速部署，随时随地共享 FPGA 验证资源。
①单个标准服务器机架可容纳多达 32 颗 FPGA，多机架可级联
②RTL 信号级到 ESL 系统级的开发和验证方法
③基于网页的资源管理软件，用于多用户管理、单 FPGA 控制及硬件的实时监测
④在统一的图形界面环境中完成所有 FPGA 开发与验证
⑤丰富的即插即用应用子卡库可帮助快速构建超大型仿真验证云系统。
FPGA 可扩展能力:
支持多种 Xilinx 或 Intel FPGA 器件的 Prodigy 逻辑系统；
每个标准服务器机架最多可以装配 8 套 Prodigy 逻辑系统；
使用 Intel 10M FPGA，单个服务器机架的最大逻辑密度可达 25 亿 ASIC 门；
多个服务器机架可级联以构成超大规模的 FPGA 阵列。
验证方式多样性:
80 多种原型验证就绪应用接口子卡库加速原型系统的部署；
多 FPGA 深度调试模块加速了多 Prodigy 逻辑系统的系统调试；
ProtoBridge 支持事务级或系统级的软硬件协同仿真能力。
满足新一代 FPGA 原型验证需求
为满足日益复杂的 SoC 验证需求，推出超大型 FPGA 验证仿真云系统是非常关键的一步。Prodigy Cloud System 是国微思尔芯长期和业界领先客户群深度交流而开发出来的解决方案。
Prodigy Cloud System 配备了业界最大容量的 FPGA 元件，并可通过标准服务器机架和 Prodigy 连接模组扩充，单机架可实现 32 个 FPGA 组网，达到超过 20 亿的逻辑门容量，多机架可扩展成为无最高容量限制的 FPGA 验证仿真云系统服务集群。
透过新一代的仿真云系统控制模组 Neuro Control Module，可控制服务器机架以及个别单一系统的时钟源分布及同步及电源、重启等系统管理，所有的功能都可透过远端控制达到统一管理和调配。
为了有效管理仿真系统资源、用户及项目组，Prodigy Cloud System 通过搭配新推出的云系统控制软件 Prodigy Neuro Software 进一步增强其功能及其使用方便性。
透过 Prodigy Neuro Software 可实现依照项目需求动态配置使用硬件资源，透过权限管理，不同使用者可在云端同时执行多个项目的验证仿真。
Prodigy Neuro Software 也可动态监测硬件的状态和使用状况，提供管理者即时讯息提醒和周期性的使用频率报告，集中有效管理设计验证項目的执行。
Prodigy Cloud System 可搭配成熟的 Player Pro 软件以简化多颗 FPGA 分割编译流程。深度调试模块 Prodigy MDM 可支持加速设计调试。丰富的即插即用应用子卡库可帮助快速构建超大型验证仿真云系统。
Prodigy 逻辑系统采用模块化一体化的设计，开箱即用，大大缩短原型构建的时间。完善的 Player Pro 原型软件简化了基于 Quartus 的 FPGA 编译流程，减少了原型编译时间。
此外，由于深度调试模块 Prodigy MDM 的支持，加速了设计调试。丰富的即插即用应用子卡库，帮助快速构建目标原型系统。
与紫光同创达成战略合作
国微思尔芯由资深硅谷专家团队于 2003 年创立，是一家十多年来一直专注于集成电路电子设计自动化解决方案的高科技公司。
国内知名的半导体企业国微控股有限公司是国微思尔芯的最大股东，2019 年 12 月国微思尔芯通过引入外部投资人的方式完成了约 3.1 亿元人民币的融资。
目前 国微思尔芯在上海、深圳、北京、成都、杭州、新竹、日本东京、韩国首尔和美国圣何塞均设立分支机构或办事处，建立了完善的技术研发与支持服务体系。
近日，紫光同创与国微思尔芯签署了战略合作协议，双方作为行业内互补型企业，将充分发挥各自优势，围绕 FPGA 国产化替代进行深度合作。
在国家大力实施创新驱动发展战略、推动芯片产业国产化替代进程的大背景下，战略合作关系的建立将为双方提供难得的发展机遇和广阔的合作空间。
结尾：
FPGA 验证仿真云系统的建设成为一种趋势，在 FPGA 验证仿真云系统上可执行大规模的回归测试和兼容性测试， 不受地域和时间的限制，让硬件资源得到有效的利用。
