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定义
验证是硬件和软件工程中的一个关键过程，旨在确保系统、组件或产品符合其规定的要求，并能正确执行预期功能。在半导体设计和电子学的环境 中，验证旨在确保在制造或部署之前，设计实现与原始设计意图相符。该过程涵盖多种技术，包括仿真、形式化分析、硬件加速 、原型设计和静态检查，以便在开发 周期的早期阶段识别并解决设计错误。
在系统级芯片（SoC）和集成电路（IC） 开发 快速发展的领域中，验证工作不可或缺。现代芯片结构极其复杂，包含数十亿个晶体管，且硬件与软件之间存在错综复杂的交互。验证有助于工程师发现功能缺陷、性能瓶颈以及安全 安全漏洞，从而确保只有稳健可靠的产品才能进入市场。
验证的重要性不仅限于功能层面。它通过满足安全标准、能效目标和互操作性要求，支持符合性 ，因此对于任何致力于提供高质量电子产品的组织而言，验证都是一项必不可少的环节。
验证是如何进行的？
验证采用多方面的方法，以确保设计能够按预期运行。该过程通常从开发 阶段早期开始，一直持续到后硅阶段验证 ，涵盖以下几种方法：
仿真：
仿真是最广泛使用的验证技术。它是在软件环境中，利用模拟真实场景的测试平台来执行被测设计（DUT）。仿真工具，例如 新思科技 VCS®，使工程师能够观察被测设计（DUT）对各种输入的响应情况，从而发现功能错误和意外行为。测试覆盖率指标有助于衡量设计已被测试的彻底程度。
形式验证：
形式验证利用数学方法来证明设计属性的正确性 。与仅测试选定场景的仿真不同，形式验证会全面分析设计中的所有可能状态和状态转换。诸如 新思科技 VC Formal™ Apps等工具可实现该过程的自动化，从而发现传统测试可能遗漏的边界情况缺陷。
硬件加速 以及原型制作：
随着设计复杂度的不断提升，仅靠仿真可能因性能限制而难以满足需求。硬件加速 利用专用硬件平台，可实现被测设备（DUT）的高速执行，从而支持早期软件初启 和系统验证 验证。 新思科技 提供速度最快的硬件加速 系统，开发人员可利用这些系统使用真实工作负载测试整个 SoC。硬件原型设计（例如使用 新思科技 HAPS® 系统等，通过在实际硬件上运行设计，进一步加速了验证 ，弥合了仿真与硅片之间的差距。
静态和结构检查：
静态验证工具（如 VC SpyGlass™ RTL 静态签核工具）无需执行设计即可对其结构进行深入分析。这些工具会检查编码错误、设计规则违规以及时钟域交叉或电源管理缺陷等潜在问题，从而确保设计在动态测试 之前通过完整性 验证。
调试与代码覆盖率分析：
调试功能贯穿整个验证过程，借助诸如 新思科技 Verdi® 等工具提供了统一的跨领域调试能力。覆盖率驱动的验证确保了设计的各个部分均得到测试，而周密的规划和管理则使团队能够跟踪进度并识别验证缺口。
| 方法 | 描述 | 示例 新思科技 工具 |
| 仿真 | 在软件测试平台 中对被测设备（DUT）进行测试，以发现功能性错误。 | VCS® |
| 形式验证 | 运用数学方法证明正确性 ，并找出边界情况下的错误。 | VC Formal™ 应用程序 |
| 硬件仿真 | 硬件平台可高速运行设计，以实现完整的SoC验证 以及早期软件初启 。 | ZeBu® |
| 原型验证 | FPGA基于该技术的原型可实现真实的硬件验证 和软件开发 。 | HAPS® |
| 静态/结构检查 | 在不运行RTL代码的情况下对其进行分析，以检测规则违规和错误。 | VC SpyGlass™ |
| 调试和覆盖 | 提供对硬件和软件的全面可视性，并确保测试覆盖率达到100%。 | Verdi® |
验证在现代设计中的重要性日益凸显
随着技术的进步，片上系统（SoC）和电子产品的复杂性大幅增加。这种复杂性的增加意味着，在开发 过程中，验证已不再是简单地勾选一个项目那么简单。相反，它已成为整个设计流程的核心部分，有助于团队管理风险、提高可靠性，并确保项目按计划推进。
如今，验证工作已得到一系列先进方法和工具的支持。自动化、形式化验证技术以及人工智能（AI）正被用于处理必须进行测试的海量设计场景和边界情况。诸如 新思科技 VSO.ai 等解决方案将人工智能驱动的洞察力引入验证领域，使团队能够更快地发现问题并优化工作流程。这些创新使工程师能够跟上设计变更的快速步伐，并满足日益增长的产品需求。
满足功能安全要求是另一个必须进行验证的领域。例如，汽车和航空航天等行业必须遵守ISO 26262等严格的安全标准。这些法规要求实施全面的验证流程，以确保系统即使在意外情况下也能安全运行并达到预期效果。 新思科技 提供验证工具和服务，帮助组织充满信心地满足这些标准。
随着越来越多的软件被集成到硬件设计中，且设备之间的互联程度日益加深，对包括硬件和软件在内的整个系统进行验证已成为必然之举。系统级验证可确保所有组件按计划协同工作，从而帮助企业更快地将性能稳定、可靠的产品推向市场。
验证的好处
验证在硬件和软件开发 的生命周期中具有显著价值。其优势包括：
- 早期错误检测：在制造前识别设计缺陷、逻辑错误和集成问题，从而减少耗资巨大的芯片重制。
- 提高产品质量：确保系统按预期运行，从而提高可靠性并提升客户满意度。
- 加速版上市时间 ：通过尽早发现缺陷、最大限度地减少延误并支持敏捷开发方法，从而优化开发 流程。
- 成本节约：减少与后期修复、产品召回和保修索赔相关的费用。
- 符合性 以及安全保证：验证是否符合行业标准和安全法规，这对汽车、医疗和航空航天领域的应用至关重要。
- 功耗与性能优化：通过有针对性的分析和验证 ，帮助优化设计以提升能效和性能。
- 提高调试效率：统一的调试平台能够快速分析根本原因并解决复杂问题。
- 增强的生产力 ：验证工具之间的原生集成提升了吞吐量 ，并实现了仿真、硬件加速 以及原型设计之间的无缝过渡。
- 全面覆盖：确保设计的所有功能方面和边界情况均经过验证，从而降低风险。
- 促进协作： 集中式 的验证管理和规划工具可帮助团队协调工作并跟踪验证进度。
| 优势 | 描述 |
| 早期错误检测 | 在制造前识别缺陷和集成问题。 |
| 产品质量的提升 | 确保系统按预期运行，从而提高可靠性。 |
| 加速的上市时间 | 及早发现问题，以减少延误。 |
| 节约成本 | 避免了代价高昂的芯片重新设计、产品召回和保修索赔。 |
| 符合性 & 安全保障 | 有助于满足ISO 26262等严格标准。 |
| 功耗与性能优化 | 优化能效和性能。 |
| 提高调试效率 | 统一调试可加快根本原因分析的速度。 |
| 提高工作效率 | 原生工具集成提升了吞吐量 的性能。 |
| 全面保障 | 验证所有功能方面和边界情况。 |
| 促进协作 | 规划工具有助于协调验证团队的工作。 |
当今验证工作面临的主要挑战有哪些？
随着设计规模和复杂度的不断增加，验证领域面临着诸多挑战：
- 可扩展性：处理数十亿门规模的设计，需要能够实现可扩展性且不会影响性能或覆盖率的工具和方法。
- 覆盖率收敛:要实现全面覆盖，确保所有场景、边界情况和需求都已得到测试，正变得越来越困难。
- 调试复杂性：随着系统集成的硬件和软件越来越多，跨抽象层级排查故障的难度也随之增加。
- 资源限制：验证工作消耗了项目资源中的很大一部分；优化效率是保持竞争力的关键。
- 不断演变的标准：跟上新的协议、安全标准以及安全 的要求，增加了验证负担。
新思科技 通过可扩展的工具、统一的调试环境以及自动化功能来应对这些挑战，从而帮助团队克服验证瓶颈，交付高质量的产品。
| 挑战 | 它为何如此重要 |
| 可扩展性 | 数十亿门级的设计需要能够在不牺牲性能的情况下实现可扩展的工具。 |
| 覆盖率收敛 | 很难确保所有边界情况和需求都经过测试。 |
| 调试复杂性 | 硬件与软件的集成程度越高，跨域调试的难度就越大。 |
| 资源限制 | 验证会消耗大量项目资源，因此效率至关重要。 |
| 不断发展的标准 | 新的规程以及安全/安全 要求增加了工作负担。 |
验证和 新思科技
新思科技 是验证领域的全球领导者，提供全面的解决方案组合，使团队能够从RTL到系统级对整个SoC进行验证验证 。 新思科技 该验证产品系列整合了横跨所有验证领域的行业领先技术领先的 ，帮助团队加速 检测错误、提高调试效率，并按时交付高质量产品。
主要解决方案包括：
- 仿真： 新思科技 VCS® 提供高性能仿真，具备先进的覆盖率和低功耗特性。
- 调试： 新思科技 Verdi® 提供统一的跨领域调试功能，能够深入洞察硬件和软件的各个层面。
- 静态和形式验证：VC SpyGlass™可确保 RTL 静态签核，而VC Formal™ 应用程序则提供全面的属性检查，以发现边界情况下的缺陷。
- 硬件加速: ZeBu® 这些系统可在真实工作负载下，针对完整的SoC验证 提供快速的硬件辅助验证。
- 原型设计： HAPS®FPGA 基于……的原型设计平台支持早期软件初启 和系统集成。
- 虚拟原型设计： Virtualizer™ 在硬件就绪之前，加速系统级建模和软件开发 。
- 验证IP(VIP):全面的协议 验证IP库 加速 符合性 测试与互操作性验证 。
这些解决方案共同构成了一个集成生态系统，该系统可扩展至数十亿门级的设计，支持早期软件开发 ，并帮助客户满足现代半导体设计中日益增长的安全性、安全 以及性能需求。
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