Siemens lanza una herramienta de diseño de circuitos integrados para datos

May 24, 2023

Si bien los circuitos integrados y los dispositivos en los que están diseñados nos hacen la vida más fácil, los desafíos de desarrollar y verificar los circuitos integrados continúan volviéndose más severos. La enorme complejidad de los ASIC y FPGA actuales está impulsando esta tendencia, y esa complejidad seguirá creciendo. Para abordar este problema, esta semana Siemens presentó Questa Verification IQ, una plataforma de software centrada en la idea de verificación basada en datos.

La compañía está posicionando el nuevo conjunto de herramientas como una plataforma basada en datos, basada en equipos y habilitada en la nube que utiliza tecnología de inteligencia artificial (IA). Questa Verification IQ tiene como objetivo ayudar a los ingenieros de diseño de circuitos integrados a realizar un cierre de verificación más rápido, agilizar la trazabilidad, optimizar los recursos y reducir los tiempos generales del proceso de diseño.

En este artículo, examinamos los desafíos actuales en el diseño de circuitos integrados, analizamos cómo el nuevo software de Siemens implementa la verificación basada en datos y brindamos los aspectos más destacados de nuestra entrevista con Darron May, gerente de producto, gestión de verificación, depuración y cobertura en Siemens Digital Industries Software.

Para comprender el problema, May dice que debemos observar los desafíos de complejidad que enfrentan los ingenieros que están desarrollando y verificando la nueva generación actual de circuitos integrados. Para ilustrar este punto, los datos compartidos por May provienen del “Estudio de verificación funcional 2022” de Wilson Research Group.

Según el informe, la duración media de los proyectos ASIC y FPGA es actualmente de entre 10 y 12 meses. Y, curiosamente, el 70% de ese tiempo se dedica a la verificación funcional. "Estamos hablando de siete u ocho meses como tiempo medio dedicado a la verificación", dice May.

Los desafíos no hacen más que empeorar con el tiempo, afirma May. El estudio muestra que el éxito del silicio por primera vez para los ASIC se ha reducido al 24%, es decir, un 7% menos en tan sólo los últimos ocho años. "En realidad, se trata del sector más bajo visto en años; este estudio se ha estado realizando durante ese tiempo", dice May. Y, si miras a la inversa, el 76% de los proyectos ASIC necesitan repetir giros, tal vez dos o tres giros, dice May.

El factor tiempo también es un problema. Según el estudio, sólo un tercio de estos diseños de ASIC están terminando según lo previsto. "Debido a estos retrasos, los ingenieros están buscando formas de acelerar sus procesos", afirma May. Todo esto se ve agravado por el aumento de los costos de máscaras y obleas y la reducción de las geometrías que afectan el diseño de ASIC. "Por eso es realmente importante hacer que estos procesos sean lo más eficientes posible para combatir todos estos costos en espiral", dice May.

Los FPGA se citan a menudo como una alternativa a los ASIC, cuando resulta práctico. Pero, en términos de estos problemas de complejidad, los proyectos FPGA no están funcionando mejor. Citando los datos del estudio, May dice que sólo el 16% de los diseños de FPGA realmente logran escapar de errores no triviales en producción, mientras que más del 30% de ellos tienen dos o más de esos errores que afectan su calidad. "Mientras tanto, según el estudio, sólo el 30% de los proyectos FPGA están finalizando a tiempo", afirma May. "Por lo tanto, es muy similar al mercado de ASIC".

Para ayudar a sacar al mundo del diseño de circuitos integrados de esta rutina, May sostiene que lo que se necesita es aprovechar la idea de que los datos son la clave para la mejora. En el mundo de la CI, esto significa pasar a la verificación basada en datos. "Los datos contienen los patrones y la información que los expertos pueden analizar", afirma. "Y ahora, gracias al almacenamiento masivo, la infraestructura informática moderna, el aprendizaje automático (ML) y la inteligencia artificial, los datos pueden ser la clave para la verificación basada en datos".

May dice que hay tres factores principales que son importantes en la verificación basada en datos: análisis, colaboración y trazabilidad. En este contexto, la analítica significa proporcionar a los ingenieros algoritmos tradicionales de verificación para que puedan utilizar su propia experiencia para estudiar los datos. "Esto luego se complementa con el poder del aprendizaje automático para poder aprender de estos enormes conjuntos de datos que generamos dentro del proceso de verificación", dice May.

En cuanto a la colaboración, qué se necesita para proporcionar procesos eficientes basados ​​en equipos para los ingenieros. "Esto significa ayudar a los equipos a gestionar datos centralizados y poder trabajar en varias ubicaciones", afirma May. Por último, la trazabilidad es importante para permitir el cumplimiento de la seguridad. Esto significa automatizar la auditoría de las relaciones entre requisitos, implementación y verificación.

"La metodología de verificación basada en datos consiste en aprovechar todo esto", afirma May.

“Los datos se están comiendo el mundo, ¿verdad? Así que esto es lo que estamos tratando de hacer: llevar naturalmente esta transformación a la verificación de hardware IC”.

Este enfoque basado en datos se ha puesto en práctica con la nueva plataforma de software Questa Verification IQ de Siemens. Creado para ser el conjunto de herramientas de verificación colaborativa de próxima generación de la empresa, Questa captura automáticamente datos de cada motor Siemens en funcionamiento durante la vida de un proyecto. A lo largo del proceso de diseño y verificación de circuitos integrados, esto ayuda a los ingenieros a gestionar los requisitos, la codificación, las pruebas y la gestión de lanzamientos, según la empresa. Puede encontrar más información en la hoja informativa de Questa Verification IQ.

"Puede automatizar tareas, pero también combina todos los resultados de todos los motores (ya sea simulación, FuSa o herramientas formales y estáticas) y proporciona una plataforma de datos para todo el proceso", dice May. Es importante destacar que Questa está integrada con el software Polarion Requisitos de Siemens, una herramienta de gestión del ciclo de vida de las aplicaciones (ALM).

"Mi equipo ha estado trabajando muy estrechamente con el equipo de Polarion durante los últimos años", dice May. “Este es realmente el tipo de sinergia que impulsó la adquisición de Mentor. Los paralelos entre lo que hacen las herramientas de gestión del ciclo de vida para el software son realmente los mismos para nosotros en el mundo del hardware de circuitos integrados”.

Con eso en mente, Questa permite a Siemens brindar a los ingenieros una solución de ciclo de vida completo, hasta la verificación. Esto permite la visibilidad del proceso, así como el análisis y los datos extraídos automáticamente para extraer aplicaciones de tipo Al y ML. May dice que esta combinación crea un hilo digital estrecho optimizado para tareas de cumplimiento de seguridad funcional. También permite la trazabilidad desde los requisitos hasta los resultados de la verificación y la implementación.

Questa Verification IQ puede extraer datos de cobertura de los motores formales y de simulación, como su plataforma Symphony para simulación de señales analógicas y mixtas y el hardware Veloce de Siemens para emulación y creación de prototipos. La capacidad de aprendizaje automático de Questa toma esos datos, los analiza para predecir patrones y agujeros, e identificar las causas fundamentales. Luego prescribe soluciones a problemas potenciales.

Questa se implementa en un marco de aplicación basado en web. Esto facilita la escalabilidad y, al mismo tiempo, reduce los costos de instalación y garantiza la independencia del dispositivo y del sistema operativo. Según la empresa, Quesa admite configuraciones de nube pública, privada e híbrida con colaboración nativa y acceso a datos centralizado. Questa Verification IQ ya está disponible.

Está claro que hoy en día vivimos en un mundo rico en datos. En el mundo del diseño de circuitos integrados, esos datos adoptan muchas formas, pero aún así el proceso de diseño y verificación de chips se vuelve cada vez más difícil. Quizás herramientas como el software Questa de Siemens sean un ejemplo de cómo hacer un uso eficaz de los datos, allanando el camino hacia una verificación del diseño de circuitos integrados más rápida, más inteligente y más precisa.