【数字IC验证快速入门】1、浅谈数字IC验证，了解专栏内容，明确学习目标

导读：作者有幸在中国电子信息领域的排头兵院校“电子科技大学”攻读研究生期间，接触到前沿的数字IC验证知识，旁听到诸如华为海思、清华紫光、联发科技等业界顶尖集成电路相关企业面授课程，对数字IC验证有了一些知识积累和学习心得。为帮助想入门前端IC验证的朋友，思忱一二后，特开此专栏，以期花最短的时间，走最少的弯路，学最多的IC验证技术知识。

一、专栏内容

1.1、概览版

• ①、本专栏涵盖数字IC验证工程师必须掌握的核心理论和技能
• ②、Linux操作系统（shell）、gvim文本编辑工具（正则表达，快捷键）、EDA逻辑仿真工具
• ③、Verilog语言、SystemVerilog验证和UVM验证方法学
• ④、SoC芯片设计验证实践项目（MCU）
• ⑤、带随机的随机激励生成，覆盖率驱动的验证策略，逻辑仿真技术，调试技术，断言技术
• ⑥、应用所学验证理论和结论解决数字电路系统中的功能验证问题

1.2、详细版

• ①、本专栏涵盖数字IC验证工程师必须掌握的核心理论和技能
• ②、Linux操作系统（shell）、gvim文本编辑工具（正则表达，快捷键）、EDA逻辑仿真工具（Mentor-Questasim和Sysnopsys-VCS是重点）
  • 主流EDA厂商及其工具
    • Cadence： NC-Sim
    • Mentor： Questasim（Modelsim升级版）
    • synopsys： VCS
• ③、Verilog语言、SystemVerilog验证和UVM验证方法学
  • C/Matlab --(人工实现算法)–> RTL --(EDA工具实现)–> CMOS
  • DUT：Design under Test
    • 通常用Verilog去完成DUT的RTL代码编写，它会被综合成电路和门级网表，最终流片。需要知道的是，设计工程师编写的RTL代码很难保证逻辑功能是完全正确的，验证工程师就需要去描述各种工作场景，发送激励来验证他的行为是否满足预期！
  • TOM：Time Of Market 上市时间
  • TestBench（验证环境）结构，由DUT决定
    • DUT简单，TestBench通常使用FLatten结构
    • DUT复杂、芯片迭代TOM（上市时间）要求高、Reusable（可重用）要求，TestBench通常使用Hierarchical结构，由此也就有了验证方法学，汇总成了UVM（Universal Verification Methodology - 通用验证方法学）。

• ④、SoC芯片设计验证实践项目（MCU）
• ⑤、带随机的随机激励生成，覆盖率驱动的验证策略；逻辑仿真技术，调试技术，断言技术

  • “带随机的随机激励生成，覆盖率驱动的验证策略”：属于UVM验证方法学，在RTL设计时会详细介绍

  • “逻辑仿真技术”：针对简单的逻辑，使用诸如Questasim的EDA工具做一些仿真

  • “调试技术”：发现BUG，如何分析BUG，有些BUG是DUT的，有些可能是TestBench的。

  • “断言技术”：TestBench和DUT是上图所示的马蹄形结构，TestBench只能看到DUT的接口，如果要看DUT内部的信号，这个时候就可以使用断言技术了，查看内部行为与预期是否一致！

  • 验证的核心：完备性

    • I、Design：实现功能点
    • II、Verification：验证功能点
      • ①、理解所有的功能点
      • ②、验证所有的功能点

  • 使用随机激励原因：

    • I、设计的功能点如果细分下来，可能有上百万之多，验证此时无法做到一一覆盖，此时就有了随机激励的方法学。该种方法，以时间换空间，每天都不停的跑，但是每次跑的用例发出的激励都是不一样的。通过随机种子与时间相关联，时间不一样，随机种子不一样，随机激励不一样。
    • II、使用随机激励，这样人为分析遗漏的地方也可能被涉及到！

  • 使用覆盖率驱动原因：

    • I、激励随机生成发送，那么我的验证达到什么程度才算验证完成？这时就有了：覆盖率驱动。前面灌激励随机，后面收集结果看覆盖率。看验的那些点，是否通过随机给覆盖到了。
    • II、覆盖率分类：
      • ①、功能覆盖率：看功能点是否达到。
      • ②、代码覆盖率：通过工具分析，激励是否把代码的每一行，每一个分支及其组合都给覆盖到了。【行覆盖、条件覆盖、Toggle覆盖】

• ⑥、应用所学验证理论和结论解决数字电路系统中的功能验证问题

二、专栏技术栈目标

• 熟练使用Linux操作系统
• 熟练使用gvim文本编辑工具
• 熟悉使用EDA逻辑仿真工具Questasim和VCS
• 熟练掌握经典数字电路的Verilog RTL设计
• 熟练掌握System Verilog验证语言
• 熟练掌握UVM验证方法学
• 熟练掌握SoC芯片架构、应用场景和数据流向
• 熟练掌握AHB-SRAM/AHB-SD-Host/APB-SPI的验证流程、验证方法、验证重点和难点
• 掌握带约束的随机化验证策略和覆盖率驱动的验证策略

三、数字IC的岗位介绍

• 前端（RTL逻辑实现）
  • 设计
  • 验证（功能验证）
    • EDA仿真验证（验证主流，本专栏重点）
    • FPGA原型验证（系统级验证）
• 后端（RTL逻辑转化为netlist）
  • BES（综合和timing）
  • DFX（DFT针对制造缺陷，仅作测试；DFX除了制造，还有功能需要调试，也会在DFX设计中考虑）

注：对于前端而言，后续提升途径有：

• I、技术角度可走：架构工程师、系统工程师
• II、管理角度可走：验证Leader、项目经理、部门经理

四、专栏内容规划

• 数字IC验证工程师基础理论和技能

  • LInux操作系统
  • Gvim文本编辑工具
  • 经典数字电路的Verilog RTL设计
  • 逻辑仿真工具QuestaSim、VCS

• SystemVerilog验证语言

  • Questasim（VCS） + Labs（实验）

• UVM验证方法学

  • VCS + Labs（实验）

五、学习要求 - “三多”

• 多写代码
• 多做仿真
• 多做练习