當今的IC與電路板(PCB)設計開發越來越複雜,特別是像人工智慧(AI)和車用晶片等先進設計,使用的工具軟體數量也越來越多;而隨著IP的開發流程愈趨複雜,驗證與測試流程也勢必越趨嚴格。這些,都將成為設計團隊必須整合內部與外部資源的巨大挑戰。

透過高效能的智慧型設計資料管理系統(Design Data Management;DDM),將協助設計團隊降低風險與管理成本,從而提高生產力與競爭力。映陽科技(Graser)於日前舉辦的年度用戶大會上,來自各產業的專家及合作夥伴皆表贊同,與會嘉賓分別從各自不同專業領域的觀點,分享在設計開發時常見的資料管理問題,以及如何利用Graser DDM解決方案克服挑戰。

跨國SoC設計掀版本管理風潮

全球領先ASIC設計大廠的設計驗證專家Philip Tsai受邀參與此一盛會並以用戶角度分享表示,現階段晶片設計的速度已經漸漸趕不上半導體製程的邏輯閘數(gate count)增加需求,從而對ASIC設計帶來巨大的挑戰。「閘數越多表示設計越複雜,所需要處理的資料就越龐大。」以SoC開發流程來看,短則6-9個月,長達12-18個月才能完成一項設計,且任務往往涉及超過百人,尤其一些跨國的設計專案都是由世界各地的團隊協同執行的,所需處理的設計資料量與測試資料都十分龐大,還必須面臨著需求變更、資料同步以及資料安全等問題,使得如何有效地進行資料管理與團隊合作成為一大挑戰。

會選擇Graser提供的資料管理方案進行管理,主要的原因就是它以Perforce平台為核心並且是伺服器架構,因而可以集中管理與追蹤所有的變更;此外,它以任務為單位的版本管理,而非以檔案為單位,其具備強大的分支(branch)與合併(merge)功能,具有良好的可追溯性與可擴充性,且提供優越的技術支援服務。

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圖1: Graser提供的Perforce平台是以任務為單位的版本管理,而非以檔案為單位;其具備強大的分支(branch)與合併(merge)功能,並具有良好的可追溯性。
(來源:Graser)

Philip更幽默地與現場聽眾互勉:「版本管理平台並不是交作業的地方,而是寫作業的地方。」強調版本管理並非迎合公司管理的手續,而是提昇開發產能的手段,必須徹底整合於開發流程之中,才是王道。

智慧型資料管理馳騁智聯設計

在設計開發過程中會產出數以萬計各種類型檔案包括硬體、軟體以及文件等資料,到底要如何有效進行整合、提昇開發產能?Graser專案經理Vega Lin進一步表示並強調,產品設計開發的重要基礎設施就是「設計資料管理」(DDM),它深深地影響著整體開發的流程與成效。「開發團隊是否花費太多時間和精力在溝通與確認版本,或是必須不斷地導正因版本錯誤而導致的問題?」

此外,版本管理與資料處理絕對不能夠在事後才進行追蹤,而是必須在開發過程中就已自動完成。他指出可追溯性的重要並表示,「良好的設計資料管理系統,必須提供可追溯性、安全性、正確性,以及驗證其正確性的方法。」特別是在此AI時代,他強調使用正確版本「必須像呼吸一樣自然,」不能再把人力浪費在電腦可以自動完成的工作上。

先進複雜的開發流程,如SoC設計,必須針對個別IP進行管理;每一個SoC中都有多個子系統,子系統下有元件,而元件則是由眾多的IP所組成;如果我們將元件、子系統甚至整個SoC都視為IP,就能得到一個以IP為中心的階層式設計;而每個IP與其子IP之間都存在一個相依性的關係。因此,設計資料管理系統必須要有能力,記錄並追蹤整個IP樹狀結構的相依性;唯有如此,才能真正提供可再用性(reusability)。

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圖2:以IP為中心的階層式設計:用1個IP版號即可管理其下所有元件版本的相依性。如圖中@6 (SoC)管理其下@4 (IO子系統);@4則對應其下的@2 (USB PHY)和@3 (USB controller)。
(來源:Graser)

可追溯性——管理汽車電子安全的關鍵

長期與台灣半導體產業合作的台灣檢驗科技(SGS)可靠度實驗室經理張國樑也於會中分享,企業進入車用電子市場必須滿足的要求以及所面臨的挑戰。他以汽車電子功能安全標準——ISO 26262為例表示, ISO 26262的功能安全性要求從IC、元件到IP的系統設計或測試都必須要有可追溯性。「任何車輛事故的發生都必須可以追溯到在哪一個環節出問題,是IP、模組、ECU、馬達控制器還是雷達系統造成錯誤?發生在設計還是測試階段?」由於這類任務往往涉及至少上萬條資料的龐大處理要求,人工作業管理不但無理而且危險,因此需要一款具備強大資料追溯功能的管理平台。

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圖3:汽車電子的設計強調對於「安全需求的管理」(Management of Safety Requirement),需具備高度「可追溯性」(Traceability)——從系統的元件、IC到IP的設計與測試,都必須要能夠快速追溯到正確的資料。
(來源:SGS)

版本管理平台即時掌握環境變化

Perforce資深顧問Gerhard Kruger也認同此一觀點。他說,為了確保符合ISO 26262的合規性,汽車開發團隊通常必須花費更長時間的進行開發。車用嵌入式軟體動輒超過1億行程式碼,本身已經含有大量待除錯的程式瑕疵,在開發過程中,任何的元件變更或系統調整,都會使這個原本已經十分艱鉅的任務雪上加霜;如果不能有效管理如此龐大且複雜的程式,肯定導致車子出現問題,不可能生產出符合安全標準的產品。

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圖4:現代高級車內建的軟體需要高達1億行程式碼。
(來源:Perforce)

那麼,如何確保產品開發過程符合標準?當進行變更或調整時,將會連帶影響到什麼?影響層面有多大?還得花多少錢?如何確保所進行的更動不至於影響其他方面?這正是Perforce管理平台一展身手之處。

Graser資料管理方案即是採用Perforce管理平台,可在開發過程中同步檢查並確保合規性,當系統發生錯誤時還能即時進行還原;讓開發者更有效率地管理高達petabyte的資料,隨時皆能快速取得所需的版本,同時輕鬆實踐單一事實來源(single source of truth),並提供了高度安全的資料保護機制。

為了克服新時代的挑戰,Graser試著勾勒出當今各設計產業,所需要的資料管理解決方案:首先,必須能夠一舉解決所有版本管理問題;其次,必須能確保各產業規範的合規性。除此之外,速度快而且穩定,那是必須;導入衝擊性低(導入時不至於過多影響現有的工作流程)是加分項目。如果針對不同產業,尚能提供諸如靜態掃瞄,IP管理等功能,以符合各產業特殊的需求,那就更完美了。

無論是IC、封裝、PCB設計或是軟體開發撰寫,都能夠透過Graser的DDM整合方案,解決所有設計資料管理的問題。因應各產業不同的需求,以Perforce HelixCore管理平台為核心,搭配各產業所需的工具:包括PCB產業用的Graser P4PCB,為IC設計提供的IP管理功能,以及軟體業所需的HelixALM與其他工具等,Graser DDM將成為驅動公司產品研發團隊提升生產力與競爭力的動力引擎,進而如期地開發出符合需求以及產業標準的產品。

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圖5:因應不同產業的需求,Graser的智慧型設計資料管理系統,提供以Perforce HelixCore管理平台為核心、搭配適用於各產業的工具,作為提升生產力與競爭力的引擎。
(來源:Graser)