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Komplexe SoCs mit KI-Unterstützung leichter designen und verifizieren

| Redakteur: Michael Eckstein

Netspeed stellt SoCBuilder vor: Kernelement der umfangreichen Entwicklungs- und Integrationsplattform ist eine KI-Engine, die aus Myriaden möglicher IP-Modulkombinationen das jeweils passende SoC-Design zusammenstellt und verifiziert.

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Komplexe Chips, ganz einfach: SoCBuilder enthält einen umfangreichen Katalog an IP-Modulen und Referenzdesigns.
Komplexe Chips, ganz einfach: SoCBuilder enthält einen umfangreichen Katalog an IP-Modulen und Referenzdesigns.
(Bild: Netspeed)

Das Design von System-on-Chip-ICs ist komplex, da viele unterschiedliche Funktionsgruppen zuverlässig auf einem Substrat integriert werden müssen. Mittlerweile ist es eher Regel als Ausnahme, dass dabei IP-Module verschiedener Anbieter zum Einsatz kommen. Diese müssen später zuverlässig zusammenarbeiten. Daher kommt den On-Chip-Interconnects, also den Schnittstellen auf den Chips, sowie den für die Integration verwendeten Tools eine besondere Bedeutung zu.

Das im San Jose im US-amerikanischen Silicon Valley ansässige Netspeed Systems hat eine KI-gestützte SoC-Entwicklungs- und Integrationsplattform entwickelt, die genau hier ansetzt und das Design komplexer Chips erleichtern soll. Die „SoCBuilder“ genannte Plattform verfügt über umfangreiche Bibliothek vorintegrierter IP (Intellectual Property) von Drittanbietern und anwendungsspezifischer Referenzdesigns für KI, Automotive, 5G, Hyperscale Computing und AR/VR (Augmented/Virtual Reality).

Laut Netspeed nutzt SoCBuilder ein eigenes Neuronales Netz, dass das Unternehmen mit sehr vielen, für unterschiedlichste Anwendungsszenarien spezialisierte SoC-Designs trainiert hat. Dieses Neuronale Netz ist zentrales Element in der Design-Lösung und entscheidet, welche und wie die vielen verschiedenen IP-Module beispielsweise für Interconnects, Prozessorkerne, Cache, QoS-Kontrolle, Power-Management, Clock-Crossings uvm. aus der sehr umfangreichen Bibliothek zusammengesetzt werden, so dass das entwickelte SoC optimal auf ein vorgegebenes Anwendungsszenario abgestimmt ist. Auf diese Weise soll das Tool das Entwickeln von Chips schneller, einfacher und ausfallsicherer machen und das Assemblieren von Systemen auf wenige Tage verkürzen. Bisher dauert der Prozess meist Wochen oder Monate.

Neue Applikationen erfordern immer komplexere SoC-Designs

Nach Ansicht von Sundari Mitra, CEO von Netspeed, befindet sich die Halbleiterindustrie auf dem Weg in eine neue Ära: Endbenutzer-Applikationen – insbesondere KI-fähige – verlangen höchste Rechenleistung bei gleichzeitig maximaler Energieeffizienz. „Anwendungen wie autonome Fahrzeuge, Mixed Reality und Hyperscale Computing erfordern neue und weitaus komplexere SoC-Architekturen und -Designs“, erklärt der Netspeed-Chef. Damit Hersteller in diesem neuen Umfeld erfolgreich sein können, benötigten sie bessere Tools, mit denen sie die Komplexität des Designs verwalten und IP von Drittanbietern einfacher integrieren können.

Der Anteil von Drittanbieter-IP habe in den letzten Jahren rasant zugenommen. „Obwohl das IP vorab verifiziert ist, haben Entwickler oft Probleme bei der IP-Integration – hauptsächlich an den Schnittstellen“, erläutert Mitra. Deshalb habe Netspeed das Partnerprogramm „NetSpeed Connect“ ins Leben gerufen. Es soll eine einfache Integration von Partner-IP für Kunden ermöglichen, die Netspeed-Interconnect-Lösungen verwenden. „Damit wird der IP-Katalog ein zentraler Bestandteil des SoCBuilder.“

Einheitliche Entwicklungsumgebung für IP, Chassis-Integration, Design und Verifikation

Nach Aussagen von Mitra ist SoCBuilder eine Plattform, die die Hardwareentwicklung vereinfacht, indem sie das SoC-Design einfach, zugänglich und ausfallsicher macht. Damit stehe eine einheitliche Entwicklungsumgebung für IP, Chassis-Integration, Design und Verifikation zur Verfügung. Das System verwendet Meta-Daten, um die SoC-Spezifikation und Design-Details einschließlich wesentlicher Informationen zum Grundriss zu erfassen.

Nach dem Erfassen der grundlegenden Daten wendet SoCBuilder dann laut Mitra maschinelles Lernen an, um optimale Designlösungen zu finden, die auf integrierten Referenzdesigns und dem IP-Katalog basieren. Entwickler können die automatisch erzeugten Ergebnisse überprüfen und ihre Implementierungen noch abstimmen und feinjustieren. Ein wesentlicher Vorteil der Plattform soll ihre formale Ausführungs-Engine sein, die eine First-Time-Right-Lösung von der Architektur über das Design bis hin zur Verifikation und Post-Silicon Bring-up sicherstellen soll.

Erweiterung zur Entwicklungsplattform NocStudio

„Ziel von NetSpeed ist, das SoC-Design intelligenter und automatisierter zu gestalten“, so Fred Weber, ehemaliger CTO bei AMD und Branchenveteran, der heute im Aufsichtsrat von Netspeed sitzt. „Durch das Anwenden von Daten und maschinellem Lernen erfüllt SoCBuilder dieses Ziel und ist der nächste logische Schritt auf NetSpeeds Weg in die Zukunft.“

SoCBuilder ist eine Erweiterung von NetSpeeds Hauptprodukt, der Entwicklungsplattform NocStudio. Auch diese verwendet künstliche Intelligenz, „um hohe Leistungsfähigkeit für kommende Anwendungen bereitzustellen“. NocStudio basiert laut Netspeed auf fortschrittlichen Algorithmen und Graphentheorie, um Design-Herausforderungen wie Cache-Kohärenz und QoS (Quality of Service) zu lösen und Konflikte zwischen Subsystemen, einschließlich Deadlocks, zu beseitigen.

Mitra ist überzeugt, dass „es Entwicklern ermöglicht, auf einer höheren Abstraktionsebene effizienter zu arbeiten und die Entwicklungszeit um bis zu 80 Prozent zu verkürzen. NocStudio ist Teil aller Interconnect-Lösungen von NetSpeed.

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