下冰雹 · 2023年04月20日

谈谈Formal验证中的Equivalence Checking

Lec形式验证想必ICer们都很熟悉,尤其是中后端的IC工程师,在正常逻辑综合生成网表过后或DFT 插入mbist等可测试逻辑综合后,需要对综合后产生的网表与综合前的RTL代码进行等效逻辑Lec验证, 目的是为了保证综合过程没有映射map错,逻辑正确。后端工程师同时还需要在APR的place,cts等阶 段手动ec后,ecoRt手动ec后,将综合后的网表与PostRoute ec后的网表进行Lec验证。

image.png
图1 数字电路设计验证的分类(包括Formal验证和仿真功能验证)

实际上形式验证是为了验证RTL代码与综合后的门级网表之间的逻辑等价性。功能是否等价,与时 序无关。与动态仿真 Simulation Veficiation 相比,形式验证属于 Static Verification ,不需要 手动灌入激励;只需要通过数学分析的方式,对待测设计进行检查。

形式验证由两类静态检查组成:Equivalence Checking 等价检查 和 Property Checking 属性检 查,形式验证现在通常通过EDA工具进行验证,业内通常用S家的Formality,C家的Conformal进行Lec 形式验证,国内也有多家企业在进行Formal验证工具的开发如奇捷科技的EasyECO等等,被应用在RTL Code 和 gate level code的LEC等价检查。

Equivalence Checking

Combinational equuvalence :用于综合过后RTL与Netlist之间的检查,检查寄存器之间的组合逻 辑在综合前后是否一致,比如常见的Lec验证工具:Formality,Conformal。sequential Equivalence :用于RTL代码阶段的Check,基于cycle的精确度;在module层面上 对时钟&时钟树路径上的gating代码手动ec后的RTL进行等价检查。Transaction Equivalence :用于C/C++ model 与 RTL代码之间进行检查,基于transaction的精 确度;用于通路的算法类设计。

Property Checking

属性检查是基于PSL、SVA等断言语言的,需要通过对属性的assume,cover,assert等语句进行 分析,进行建立golden模型。FPV(Formal Property Verifacation)需要用户直接书写property;从 FPV衍生出各类APP,适用于不同场景,可以通过配置相关配置,自动生成对应的property。

实际上前端设计使用Spyglass工具对跨时钟域设计的structure结构的CDC检查,检查异步时钟 寄存器在跨时钟域时,信号有没有进行同步处理也属于静态验证的一种。

S家的Formality的流程(Reference 参照网表/RTL; Implementation 实施网表)

image.png

由图2可以观察到,在参照网表implemetation下方,有从0.Guide到60.debug的Formal验证流 程,通常Formal的验证流程为Guidance > Reference>implemetation>setup>Match>Verify(有 时候setup顺序可以改变),再到最后的Debug,听上去是不是十分复杂,但是其实不然,让小编结 合FM官方的环境来给你一一介绍:

环境配置

image.png

Guidance 

这一步通常是用来添加DC综合完后,报出来的.svf文件,通常是些逻辑优化记录和一些约束条 件。

image.png

Reference(这里举例是综合后的,所以Reference吃的是RTL HDL,如果是APR后,那么 吃的就是综合后的网表)

读入rtl设计文件,从吃对应teachlibrary的DB文件(S家的lib文件都是.db格式)开始,再 吃Reference参照的设计文件Verilog、VHDL等等,如果有UPF,则还要吃UPF,如果没有则 设置顶层文件。

image.png

image.png

这一步比较简单,主要就是read 需要对比的网表 read design file > verlilog >load files 吃完netlist后再set top
image.png

Setup

设置常量

image.png

Match

也是Formal最重要的一个环节,验证Reference与Implementation的逻辑是否一致. match>run matching

image.png

通常Implemetation的point要多于Reference,小编出现过Reference的umatch point反 而更多的情况,后来定位发现是部分logic在Reference中删除了,这也是得来的Formal经 验!!

Verify

也是Formal最重要的一个环节,验证Reference与Implementation的功能是否一致.这一 步骤将吐出failing_point和abort_point,即相同激励输入,信号不同的点,都会被当成功能 不一致的点输出到rpt内

image.png
Debug

可以通过GUI界面一个一个时序锥来对照追问题port,,也可以通过前面verify和match的报告 来进行debug,最后跑完,打印出结果,可以看到Passing (equivalent)和Failing (not equivalent)是否通过,再分析没过的原因。

好啦,到这里今天这期Formal形式验证全流程以及flow代码环境讲解就讲到这里啦,小编在 这里留下个小问题,如果在fm环境内要吃UPF(为了Implemetation netlist),需要进行哪些代码 操作呢?知道的小伙伴可以后台留言哦。

我是处芯积律,感谢大家阅读!!

作者: 处芯积律
文章来源: 处芯积律

推荐阅读

更多IC设计技术干货请关注IC设计技术专栏。
迎添加极术小姐姐微信(id:aijishu20)加入技术交流群,请备注研究方向。
推荐阅读
关注数
19597
内容数
1303
主要交流IC以及SoC设计流程相关的技术和知识
目录
极术微信服务号
关注极术微信号
实时接收点赞提醒和评论通知
安谋科技学堂公众号
关注安谋科技学堂
实时获取安谋科技及 Arm 教学资源
安谋科技招聘公众号
关注安谋科技招聘
实时获取安谋科技中国职位信息