芯片验证工程师5年技术总结：1 SoC验证

2004年本科大四时偶尔看到《计算机体系结构-软硬件接口》以及量化研究方法，从而对计算机组成产生了兴趣，进而选择了芯片设计为硕士专业。硕士期间做过x86以及arm7tdmi的软核开发。

2008年硕士毕业进入A公司从事芯片验证（逻辑功能），一干就是5年。要换工作了，由于年龄增长记忆力减退，为了将来孩子问起爸爸当年工程经历时不至于无从说起，特抽时间对原有经历过的项目，技术有一个相对详细的总结。

1. 逻辑验证漫谈

说起验证，很多人，尤其是刚毕业的学弟学妹们都有抵触心理。我自己也一直有这种心理，但是不可否认的是，规模较大的项目对验证工程师的知识结构和能力要求还是很高的，一般的知识性要求如下：

• verilog/vhdl 这个是必须的；
• systemverilog 这个也是必须的，OVM/UVM已经发展的很不错了，sv的是基础；
• c 必须的，工程师写个算法，c要有信手拈来的感觉（大学搞过两年acm，c还是比较熟）；
• c++ 必须的，oop的基础，项目大的情形下，oop还是首选，当然ovm/uvm也是oop，不过感觉还是c++/java这种软件的东西更专业一点；（不是常说会sv的不算程序员么:) ）
• scripts 必须的 bash/tcl/perl/... 我对自己的要求是会写一种，能读懂其他就好；

对刚入行的学弟学妹，我一般要求c熟练，oop的概念有就行了，当然verilog，vhdl不能少。

对于能力的要求，我觉得就一点，就是必须能debug，设计越复杂，bug越多而且隐藏的越深，为了给后来者以感性认识，后面会举例说明。

2. SoC验证

SoC验证是验证的一个部分，在A公司，逻辑验证分为很多种，如system level/chip level/core level/block level 等，这种分类是对应于大型系统而言的，例如一代复杂cpu的芯片在开发的工程中，首先会定义功能性能要求，然后定义所需功能模块，对于无法复用的功能模块要组织人手开发验证，这种功能模块验证可以大致对应于corelevel verif，例如cpu的取指单元或者L1L2 cache单元，而block level就像是对L1、L2的这些更细节的点进行验证。chip level可以比作cpu core verif，systemlevel可以比作加上io的验证。

我从事的SoC验证是指基于标准IP的system验证，例如某一款手机的应用处理器就是一个SoC，里面的ip包括embedded processor core，graphic processor core，memory controller，usb core，flash controller，gps core， ethernet等等，当SoC设计工程师把这些IP连接到一起(总线)后，如何保证这些ip在一起能够正常工作就是我们的事情了。

在这里就体现了对验证工程师的另外一个要求，就是你是否对这些ip接口协议足够熟悉。在arm世界里，amba,axi,ahb,以及挂载在这些总线上的重要ip，如ethernet，usb，pcie是否有足够的了解。这也对验证工程师提出挑战，当然在powerpc的世界里，plb6 plb4 opb dcr和上述总线对应。

SoC验证的假设是IP是经过ip core level的验证的，对SoC应该是golden的，所以SoC会关注于芯片各个ip能否协同工作。如何保证他们协同工作呢，就是通过test pattern或者叫testcase把这些ip配置起来然他们工作一段时间。

在A公司，我们有一套叫TOS的系统，Testing Operating System，该系统是一个简单的多任务系统。对于一个操作系统而言，任务调度，进程通信，内存管理，中断管理是其核心功能，但是对于TOS，我们简单化了通信，内存中断管理，任务调度，以及驱动开发。此外增加了debug相关的功能，如log trace功能，增加简单bus接口方便对tb的仿真模块进行控制等。

下图为tos中一种testcase的运行过程，首先tos系统booting后，会进入到一个loop，检查是否有ready的case，一旦发现一个或多个就会转到相应的case入口去执行。执行完了会返回给loop并通知exer，执行最后的清理工作。对于多个case的情形，例如ethernet的Transfer case在从memory取数据传输到远端的ethernet，这个过程会持续很久，所以tos加入了yield调用，一旦transfer case调用了yield，程序执行权就回到了tos的那个loop，就会使其他的case也进入运行状态，从而达到多个ip同时工作的情形。

所有的test都用c来书写，最常用的就是对某一个mmio写一个值，或者输出一些log信息等，还是蛮有趣的。

当然，不能忽略的是，把tos启动起来的过程基本上和芯片bringup的过程类似，配置memory空间，分配中断，配置默认寄存器，然后disable reset。

3. 如何判断SoC验证是否充分

验证永远是不充分的，永远是没有最好的，用一个同事的话说，如果非要给验证订一个期限的话，我希望是一万年。

目前通用的做法是看coverage，SoC验证就是看IP interface的cov和functional point cov。

A公司在coverage上也是很有一套的，后面会说到；此外，我在A公司也有些逆向的评判方法的实验（patented），后面会提到。

在A公司做了2年的SoC验证后，A公司淘汰了TOS平台，改用另外一种更强大灵活的框架:Fusion。