【验证技能】数字IC验证VIP开发总结

数字IC验证VIP开发总结

VIP的用处
VIP开发流程
VIP开发中注意的点

VIP的用处

芯片从开发开始到最终在用户中正常使用，是需要在整个过程的不同阶段进行很多的测试和验证的，证明这个芯片工作复合预期，可以正常工作。
常见的有功能测试、时序测试、温度测试、湿度测试、压力测试、电磁场测试、EDA验证、STA分析、Formal验证、Emulation验证、样片实测；

EDA验证是使用仿真软件来动态的给输入，来看输出是否正确的一种验证手段；

EDA验证时就需要给DUT给输入信号，也就是激励，另外也需要做检查，而且为了提高验证效率，往往会做成自动化check，故EDA验证时需围绕DUT搭建一个验证环境，这个环境中给DUT输入信号，同时采样和保存DUT输出的信号，做一些检查；而给DUT输入激励信号，由于目前半导体芯片行业的电路越来越复杂，制备工艺越来越先进，集成度越来越高，往往一个IP的功能就越来越复杂，一家芯片厂商无法把芯片中的所有IP都自己进行研发，故都成了IP整合商。IP和IP之间的交互如数据交换，就需要一套规则，而这所谓的规则，就是协议。市场上，日常的产品五花八门、形形色色，视频类、语音类、通信类、工业类、军事类等，不同设备用做不同的场合，由不同的人来买单，需求不同，故产品的性能侧重点就不同，侧重点不同对应芯片的功能就不同，最终就衍生出各个领域的不同的协议和专利，如以太网络的协议、打电话的2G/3G/4G/5G协议、手机上的USB口等等各种协议。为了各种这样协议对应IP开发验证的质量和高效性，就可以开发对应的VIP。这种协议类vip和DUT直接对接，可以给DUT发送激励，并可以对DUT送出来的信息进行协议规范性检查，从而对dut进行测试。

VIP开发流程

1、业务或协议熟悉：
开始开发某个VIP，必然需要对该业务或协议进行全面的熟悉，知道整个协议的规则是怎么样子的，先要干什么后要干什么，每个步骤或者环节中的要求是啥，只有知道了这些才能弄懂这个协议或者业务做了个啥事。

（当然，协议中有些细节描述的很具体很详细，但有些点则只给出原则性要求，具体细则是没有的，这个就取决于厂商实现了，当然必须考虑到其兼容性）

2、VIP规格梳理：
当把业务和协议进行通读熟悉后，基本上会对整个协议或业务有了个大体的认知，此时考虑到是要开发VIP，那就必须把协议或业务支持的规格梳理处理。这个规格就是大的特性点了，就如同一个IP或者芯片介绍书上一般写的东西一样，支持xxx特性，支出某功能等等；

3、VIP规格规范明确：
上面梳理了规格大颗粒度，这里就需要对VIP具体实现的每个规格进行详细说明，这个地方说明可能更会偏向于VIP的实现和使用。因为协议或者业务介绍往往只介绍大的规则，而且考虑的场合也较多，而VIP的具体开发则会考虑到时间和版本，往往首个版本可能不会一次性将协议上所有特性都实现，因此这个规格规范明确就是指当前VIP版本对需要支出的特性进行的详细说明。当然这个规范明确明确的是需要对什么进行怎么样的逻辑处理，此时仍旧是功能层面的，而非system verilog代码层面的，因为代码层面的就是具体实现了，是在详细设计文档中才需要呈现的。

4、VIP顶层架构和规格说明书：
明确了当前版本所支持的全部规格和规格特性细则后，就要开始顶层架构设计了，此时需要给出整个VIP子模块划分，各个子模块各自负责什么功能，各个子模块之间如何交换，如何协同工作完成协议要求的事情，划分清楚各个子模块的边界。当然，还要考虑后续版本升级，考虑协议升级兼容性问题等等，有了这个文档后，各个子模块负责人才能清楚自己模块的输入是怎么样，输出是怎么样，基于输入输出要求，对子模块内部进行设计开发；

5、VIP子模块详细设计方案：
通过顶层架构说明书了解了各个子模块的功能和边界后，就要对规格规范说明书中各个功能进行实现层面的详细设计了，比如说决定基于UVM来实现，那就要设计数据报文格式，设计class类、进行task划分等等；
要想好在实现某个特性时用什么语法可以实现。在这个阶段就把编码的重难点在这个阶段想好，比如某个特性要某个特殊的语法实现，那要把语法查清楚。
DFX手段在这个阶段要预留足够多；callback回调函数接口也要提前设计在里面；注错手段；

6、VIP自测试方案设计：
VIP各模块详细设计方案是VIP本身实现功能的详细实现方案，那对此VIP进行测试，也需要有个测试方案吧。这个测试方案就是用来说明，开发出来的VIP将进行怎么样的测试来证明VIP复合预期的，这里也将包含VIP自测试环境设计，考虑是进行VIP自己对接自己呢？还是什么手段来验证vip；这个其实要和模块详细设计方案并行搞，因为有时候为了自测试方便进行，需要VIP内部预留一些接口，将内部的一些数据给出来，进行比较，这也就需要子模块详细设计方案中已经考虑到了预留自测试接口了，否则万一没考虑，最终会让自测试变的很难搞。

7、VIP编码：
到了编码阶段，就是照着详细设计方案进行编写代码了，如果详细设计方案够细致，那编码阶段就没什么大的问题。

8、测试点分解：
和验证DUT一样，验证VIP也需要分解测试点，这样验证执行时就很清晰，一目了然；按理说测试点分解是在详细设计方案和自测试方案之前的，因为有了规格规范明确书，就表示已经知道了此VIP将支持什么特性，特性的功能是怎么样的了，故测试点就可以分解出来了。另外有了测试点，才能有自测试方案啊，因为都不知道要测试什么，那方案里面自测试环境怎么搭建就更无法下手了。

9、VIP自测试环境设计与编码搭建：
完成了VIP部分的编码，接下来就根据自测试方案进行测试环境编码和搭建；

10、功能测试：
按照测试点中列出来的，按照优先级顺序进行特性测试；

11、查缺补漏完成VIP交付：
针对特别关注的点，修改点，难点等重点地方进行查缺补漏，保证VIP达到了预期。如果需要FCOV，则还需要开发FCOV模型；如果需要交付test suite，则还需要将用例集进行交付；

VIP开发中注意的点

参数化设计：
整个VIP尽量都做到参数化可配置，用户在使用VIP时，只需根据DUT自身的特性，对VIP进行配置，使VIP工作在和DUT一样的配置下就可以，举一个例子，比如pcie支持多条Lane，VIP可以参数化配置2、4、8、16、32条Lane，dut可能为了产品需求的考量只有2条Lane，那么只需把VIP也配置成2条Lane即可。另外就是一些协议中规定的某个规则涉及到具体数字，要做成参数化，不同版本可能后续会变化，如果做成参数化，后续就只需要改配置就行。

协议升级：
后续可能会存在协议升级的可能，协议会变得更复杂，那要提前思考下协议后续的演进的方向是怎么样的，提前为后续可能出现的变换做好预计以及VIP架构上的考量，避免后续协议演进了，VIP要完全换另一种架构。

协议未说清楚的点：
协议有些点其实是并未写的很清楚的，此时需要与此领域专家或与出协议的人进行细致交流，搞清楚怎么实现更优。有时候协议中未说清楚的点，不同厂商在实现的是有差异的的，有些厂商很早把产品做出来了，虽然不符合协议，但是已经占有了市场，这个时候，后来做此协议的厂商也不得不适配已有厂商的产品，也就是要做两套，一套是完全符合协议的，一套是符合已有厂商的，这样通过配置来支持所有的情况。

难重点、复杂点：
难重点、复杂的点实现起来很绕，一定要把方案进行详细推敲，考虑其后续可能出现的异常情况，做到尽量解耦。

dfx 和 debug手段：
VIP是软件代码，不想DUT，一仿真然后把信号就可以拉到波形上看，哪里错了很容易定位。VIP就没这么容易了，VIP可以将重要信号通过interface的形式，记录下来；另外就是可以把关键信息以文本log的形式打印出来，仿真结束了，除过基本的仿真和编译log外，还有专门生成的文本log，可以放自己想放的任何信息。

callback预留：
提前预留好callback口子，后续万一有新的变换，就非常容易修改了。