【解決方案】從翻譯工具進化為效能核心：第二代 Calibre V2LVS 重新定義 LVS 驗證
- Enlight Technology
- 2 days ago
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By Wael ElManhawy & Samar Abd El-Hady
您是否曾感受到設計節點持續微縮，以及系統單晶片 (SoC) 設計日益複雜所帶來的壓力？您並不孤單。在這個步調快速的半導體世界中，縮短驗證執行時間並提升簽核信心至關重要。而 Verilog-to-LVS 轉換正位於這精密流程的核心，負責銜接您的 RTL 設計意圖與電晶體級佈局驗證。
此關鍵步驟若有任何差錯，都可能導致代價高昂的延誤、令人挫折的重工，甚至產出品質欠佳的晶片。這正是為何我們很興奮能分享此領域的一項重大突破：第二代 Calibre Verilog-to-LVS (V2LVS)。
V2LVS 的功能為何？
Calibre V2LVS 是 Calibre IC 驗證流程中的關鍵組件。您可以將其想像成一位極其聰明的翻譯官。它負責接收您的結構化 Verilog 網表（Netlist）——這些網表以高階形式描述了您的設計結構——並將其轉換為 SPICE 網表。接著，SPICE 網表會被提供給如 Calibre nmLVS 等工具進行精確的佈局驗證（LVS）檢查，或是交由 Calibre PERC 進行可靠度驗證。
本質上，它確保了您在 Verilog 中設計的內容與您實際產出的實體佈局完全吻合（如圖 1 所示）。這對於晶片設計而言至關重要，對吧？
此流程通常從結構化 Verilog 網表開始，由 V2LVS 檢查其語法正確性。如果您有多個 Verilog 設計檔案，甚至是元件庫檔案，通常會先將它們合併成單一檔案，再輸入 V2LVS 處理。
此轉換步驟至關重要，因為它能建立下游驗證工具所需的詳細電晶體級描述，進而確保驗證工作得以徹底執行。
升級時刻：LVS 驗證的重大飛躍
原始的 V2LVS 工具多年來一直是自動化轉換的核心主力。然而，隨著設計團隊規模擴大與專案範疇增加，其單執行緒、單體式架構開始顯露疲態。想像一下，若試圖用僅有一條裝配線的工廠來運作大型複雜的生產，雖然可行，但很快就會陷入瓶頸！舊有的方法限制了擴充性與效率，尤其是在面對現今龐大的網表時。我們需要更強大、更高效且更具洞察力的解決方案，以追上日益嚴苛的設計週期、避免資源瓶頸，並縮短作業週轉時間。
第二代 V2LVS 不僅僅是一次更新，更是一場轉型！我們將 V2LVS 從基礎的翻譯公用程式，演進為一個強大且多功能的平台。我們的目標？是為您提供更快速、更直覺的除錯工具，增強 LVS 驗證流程的易用性與效能，並實現效能「左移」——在驗證週期早期提供更有效的結果，為後續流程節省時間並減少困擾。
揭秘核心：架構與效能的大幅提升
第二代 Calibre V2LVS 是一個重要的里程碑，它將一項關鍵的公用程式轉變為一個精密的平台。這第二代產品的核心變革在於全新的架構。第一代 V2LVS 是單體式架構，僅專注於 Verilog 對 SPICE 的轉換；而新設計則是模組化且具彈性的，允許 V2LVS 的不同部分獨立運作並分別進行優化。這不僅僅是為了提升速度，這種新配置也為未來的創新、更深層的設計洞察以及更簡易的除錯自動化開啟了大門。此外，它也為與 Calibre 生態系統進行更廣泛的整合奠定了基礎。
讓我們來看看這令人印象深刻的效能提升：
跨執行緒的平行模組執行：在先前的版本中，V2LVS 在單一 CPU 或執行緒上運作，依序執行所有模組。對於大型且複雜的網表來說，這是一個真正的瓶頸。新架構聰明得多：它允許不同的 V2LVS 模組在多個 CPU 上同時執行。這項創新展現了顯著的加速效果——在實際客戶的設計中，速度提升最高可達 4 倍！必須說明的是，這目前尚未達到完全的多執行緒（即同一個模組同時處理設計的不同部分），但這已是跨出的一大步，且為了追求更快的速度，完全多執行緒功能已在開發中。圖 2 顯示了新版 V2LVS 的效能提升。
大幅降低記憶體佔用：透過智慧架構與演算法的改進，V2LVS 現在使用的記憶體顯著減少——在某些測試情境中，降幅高達 92%！這是一項巨大的優勢。想像一下，您能夠處理以前因記憶體不足而無法執行的設計，或者在記憶體受限的環境或雲端平台上更高效地執行驗證流程。這項改進直接轉化為更好的擴充性與更低的營運成本。圖 3 顯示了 V2LVS 的記憶體改進情況。圖 3. V2LVS 記憶體佔用改善。
更優質的除錯功能與使用者體驗
另一個重點在於提升 V2LVS 的易用性，特別是在除錯方面。工程師經常在比對電路圖網表（Schematic Netlist）中主要與重複子電路之間的不一致時感到困擾。第二代 V2LVS 旨在透過一系列新功能來簡化此過程：
詳細的 V2LVS 日誌（Log）：
實例轉換進度：對於極大規模的任務（例如超過 1,000 萬個實例），V2LVS 現在會提供轉換進度的即時更新。您再也不必盯著凍結的螢幕，懷疑程式是在運行還是已經當機！
模組統計數據：您可以獲得每個模組的詳細統計資料，包括模組名稱、所含埠（Port）數量、網線（Net）數量，以及帶有總腳位連接數的實例呼叫次數。這讓您能更清晰地掌握 V2LVS 內部的運作狀況以及資源分配。
累計摘要：每完成 10,000 個模組轉換，您就會收到一份累計摘要。這為長時間的執行過程提供了定期的檢查點與整體進度洞察，非常有幫助。
資源使用指標：系統現在會報告每個處理階段的記憶體佔用與執行時間，以及程式的總執行時間。這些數據對於分析流程、識別效能瓶頸以及優化未來執行的設定而言，具有極高的價值。
改良的重複項報告：兩項關鍵增強功能讓重複項的除錯不再令人頭痛：
您現在可以更精確地控制日誌中顯示的重複項警告數量，以便專注於最關鍵的問題，而不被海量資訊淹沒。
提供詳細的重複項報告，其中包含主要實例與重複實例的完整路徑，並精確標示出它們之間的不同之處。這能幫助您快速定位不一致的根源。
更聰明的電源／地線網線更名： V2LVS 會為具有多個文字標籤的網線建立更名檔案。以往電源或地線網線有可能被誤改名，雖然這看似微小的細節，卻可能導致下游流程出現嚴重的 LVS 或 ERC 問題。新版本確保電源與地線網線在更名過程中保留其原始設定的名稱，維持其在所有後續驗證步驟中的完整性。
對您的意義：實際效益
已經開始使用第二代 V2LVS 的客戶，正體驗到直接影響專案進度的顯著效益：
縮短 LVS 驗證的週轉時間： 這對於趕上緊迫的截止日期以及快速進行設計迭代（iteration）至關重要。
·大幅節省大型 SoC 設計的記憶體佔用： 讓驗證更複雜的設計成為可能，或是能在記憶體受限的環境（甚至雲端平台）中更高效地驗證現有設計。
提升轉換過程與不一致診斷的能見度： 不再需要憑空猜測！詳細的日誌與報告讓工程師能確切掌握狀況並快速解決問題。
增強對大規模設計的監控與除錯： 新功能提供了管理與排除最複雜驗證流程故障所需的工具。
這些優勢不僅加速了產品定案（tape-out）時程，更建立了對驗證結果的信心。這能協助團隊更有效地工作，並交付更高品質的晶片，而這正是我們追求的核心目標！
展望未來
第二代 Calibre V2LVS 是一項重大的進展，將這項關鍵的公用程式轉型為更先進的工具。憑藉著多模組平行處理、大幅減少記憶體佔用、擴充報告功能，以及朝向完全多執行緒發展的明確路徑，V2LVS 確實為 Verilog-to-LVS 轉換樹立了新的標竿。
隨著驗證工作的持續演進與新功能的推出，Calibre V2LVS 將維持其核心技術地位，確保現今最複雜的半導體設計能獲得精確且及時的電路驗證。這一切的目標都是為了讓工程師的工作更輕鬆，並讓您的設計更具韌性。
常見問題解答 (FAQ)
Q1：什麼是 Calibre V2LVS？為什麼它對半導體設計驗證至關重要？
A1： Calibre V2LVS (Verilog-to-LVS) 是 Calibre IC 驗證流程中不可或缺的一部分。它扮演著「極其聰明的翻譯官」的角色，將高階的結構化 Verilog 網表轉換為詳細的 SPICE 網表。這些 SPICE 網表隨後會被提供給如 Calibre nmLVS 等工具進行精確的佈局驗證 (LVS) 檢查，或交由 Calibre PERC 進行可靠度驗證。它之所以至關重要，是因為它能確保您最初在 Verilog 中的設計意圖與晶片的實體佈局精確吻合，進而防止代價高昂的錯誤與時程延誤。
Q2：第二代 Calibre V2LVS 有哪些關鍵進展與效能提升？
A2： 第二代 Calibre V2LVS 代表了一場重大的轉型。它採用了全新的模組化架構，允許不同的 V2LVS 模組在多個 CPU 上進行平行運算，在實際的客戶設計中，效能提升最高可達 4 倍。此外，它還大幅降低了記憶體佔用，在某些情境下可減少高達 92% 的記憶體使用量，讓您能夠在更大、更複雜的 SoC 設計上執行驗證。
Q3：新版 Calibre V2LVS 如何強化工程師的使用者體驗與除錯流程？
A3： 第二代 Calibre V2LVS 透過提供更詳細且具洞察力的日誌，顯著提升了使用者體驗與除錯效率。它能顯示即時的實例轉換進度、全面的模組統計數據、累計摘要，以及每個階段的資源使用指標（記憶體與執行時間）。它還提供了增強型重複項報告，讓使用者能更精確地控制警告訊息，並提供標示差異點的詳細報告；此外，更聰明的電源／地線網線更名功能可防止下游出現 LVS 與 ERC 問題。這些功能共同提升了能見度並加速問題的解決。
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