在晶片前端設計工程師的日常工作中，需要用硬體描述語言Verilog HDL将各種算法/協定等實作後，再進行RTL的功能仿真，以便在軟體環境中，驗證電路的行為和設想中的是否一緻。這也意味在流片前，工程師需要花大量時間利用數字仿真器來驗證晶片，保證其功能的正确。
作為晶片驗證必不可少的一個環節，仿真技術是保證晶片功能正常的關鍵簽核（sign-off）技術，通過計算機結合測試激勵來模拟晶片在真實環境下的運作狀況，幫助工程師通過各種調試手段來判斷運作結果是否符合預期。數字仿真器主要是針對數字電路的仿真，設計工程師需要應用硬體描述語言來設計電路，而驗證工程師也需要用抽象層的HDL來搭建測試環境；仿真工具需要解釋編譯這些HDL代碼，并計算出仿真結果，以便工程師檢查結果。
伴随設計驗證語言和方法學不斷推陳出新，各種應用平台也層出不窮。這一系列的技術發展都給數字仿真器帶來了前所未有的挑戰。設計具有競争力的片上系統（SoC）需要合理地利用各種高精尖的技術。對于數字仿真器來說，它面臨的挑戰不僅僅是晶片規模上的增長，還有伴随而來的一系列問題，包括：算力受限、調試效率低下、平台單一化等。
多年來，業内人士通常認為一款好的數字仿真器，應該具備以下條件：
-保障仿真結果的正确性和一緻性，滿足sign-off （簽核）的要求
-具備對IEEE1364和IEEE1800标準文法的支援，具有文法點、功能點的合規性
-仿真器核心可以實作高效的排程器，靈活強大的随機求解器
-在調試方面，工具應當緊密融合各種調試應用，提高調試有效性
但更進一步，針對産業發展現狀的痛點，先進的數字仿真器還應該具備以下特質：
-為了進一步利用新的計算架構和平台，除了傳統的X86，更能無縫地支援如ARM等其他新型處理器架構及原生雲計算架構，并能有效利用并行計算支撐高性能編譯與運算
-仿真器和其他驗證工具具有高度的融合性，及統一覆寫率的資料結構，以保證各種工具覆寫率收集的有效性
芯華章仿真器核心研發團隊具備數十年相關領域研發經驗，曾在跨國公司成功主導過大型仿真器項目，對驗證語言、方法學、仿真器核心構架、算法、優化有着豐富的技術儲備。
基于對前沿技術發展趨勢的的判斷，并結合行業現實的挑戰進行深入的研究和探索，芯華章在經過一年多的研發積累，并得到國内多個知名客戶配合打磨後，推出一款獨立自主、全新架構的國内領先水準仿真器——穹鼎 GalaxSim。該産品創新性地使用新的軟體架構，提供多平台支援，并且已在多個基于ARM平台的國産架構上測試通過。
目前，穹鼎GalaxSim支援IEEE1800 SystemVerilog 文法、IEEE1364 Verilog 文法，以及IEEE1800.2 UVM方法學，在語義解析、仿真行為、時序模型上，已達到主流商業仿真器水準。穹鼎GalaxSim仿真器能夠提供統一的覆寫率資料庫，并相容芯華章旗下穹瀚GalaxFV等其他驗證工具，結合穹景GalaxPSS智能驗證系統提供的豐富測試場景，可以加速覆寫率收斂，高效地解決業界其他工具缺乏相容性的問題，進一步提高驗證效率。
使用穹鼎GalaxSim的驗證執行個體
為了驗證GalaxSim仿真的功能正确性，調試的易用便捷性，以及性能上是否能夠滿足客戶的需求，我們特地把基于Verilog語言的蜂鳥E203開源 RISC-V CPU設計運作在芯華章的仿真器上，作為一個示範demo。
蜂鳥E203是國内首個開源RISC-V處理器，從2018年釋出至今，積累了廣泛的使用者。E203核心采用2級流水線結構，能夠運作RISC-V指令集，支援RV32IMAC等指令子集的配置組合，具備工業級開發标準，符合目前處理器架構往DSA（Domain Specific Architecture）發展的新趨勢，因而具有廣泛的代表性。
開源蜂鳥E203 SoC整體框圖
穹鼎仿真器首先需要讀取晶片設計，之後經過解析和抽象，轉換為仿真器内部緊湊高效的資料結構，并基于新一代編譯技術，快速生成原生平台仿真程式。同時，我們打開波形調試工具，IC工程師即可以運作仿真程式來進行驗證。
編譯完成後，我們執行仿真程式。程式在運作後，同時進行信号波形的檔案轉儲，以供調試。本次驗證執行個體中的環境技術包含多款國産化産品，涉及晶片設計、處理器、伺服器、作業系統等環節。
穹鼎 GalaxSim基于芯華章FusionVerify 智V驗證平台，支援自主研發的新波形格式及波形調試工具，使用者能夠友善地檢視信号波形，快速定位到缺陷的時間片和異常信号，進而進行修複。
同時，我們還用同樣的設計放在第三方仿真器上運作。這樣，一方面對比仿真結果以探索功能的正确與否，另一方面可以對比仿真的效率，便于對比工具的性能名額。
經過實測和比較，GalaxSim運作結果完全和商業仿真器一緻，性能也達到預期的要求。多個客戶試用在GalaxSim上運作蜂鳥的demo後，表達了對産品的高度認可：調試工具使用流暢，使用者界面操作友好易用，且支援不同處理器架構。
産品亮點
國内率先提出多架構支援的仿真器，具備：
-靈活的可移植性，友好的軟硬體生态支援
-支援不同的處理器計算架構，包括X86、ARM、MIPS、RISC-V、NPU、GPGPU等
傳統的EDA工具大多數和單一CPU構架耦合度高，例如某些EDA工具僅支援X86的平台。一旦需要遷移到另一種平台上，所需要的研發工作量是巨大的。如今，處理器生态越來越多樣化，未來的平台不再是某個單一處理器的平台，降低EDA工具對底層CPU構架的耦合度，可以讓使用者更加有效地把工具部署在任何平台上，也讓産品有更多應用空間。
全面支援多種HDL文法，語義解析一緻性強
-相容Verilog标準IEEE1364
-全面支援SystemVerilog、UVM标準（IEEE1800，IEEE1800.2）
-原生支援，不需要修改客戶源代碼
仿真器對文法正确解析決定了它能否正确了解設計意圖，同時也可以避免相同的編碼在不同的仿真器下産生不同仿真結果。Verilog标準（IEEE1364）和SystemVerilog标準（IEEE1800）定義的這兩種語言的語義非常的複雜，關鍵字衆多，各種組合情況近乎無窮。穹鼎GalaxSim可以在建構仿真器的測試用例時考慮文法的各個方面，以及各種邊界場景，做到全面完整的測試。
調試功能卓越，可觀測性表現形式豐富
-支援VCD和FSBD 波形導出（配合第三方庫）
-支援芯華章自研波形格式XEDB
-支援快速的代碼覆寫率（Code coverage）
調試的重點在于可觀測性和可控制性。穹鼎GalaxSim針對不同的場景提供各種有效的資料表現形式，并在不同資料形式間可以同步資料标注（annotation）。此外，穹鼎GalaxSim降低了工具的使用門檻，可以讓初級使用者也非常快速地掌握調試技術，并且提供通用語言的二次開發的接口。
穹鼎GalaxSim的優異性能得到了生态夥伴的高度認可。
陳 剛 中科院半導體所副研究員
利用芯華章仿真工具GalaxSim，我們在兩周内就将設計調通。和其他商用仿真器對比結果顯示，芯華章GalaxSim對RTL行為仿真行為正确，在性能上，很多場景和其他商用工具已經基本一緻。我們期待和芯華章的進一步合作。
黃 武 芯華章科技産品和業務規劃總監
為了保證文法的合規性和仿真精确度，我們對産品進行了嚴苛的各種測試，包括對IEEE1364、IEEE1800各個文法點的分析，和結合主流商業仿真器的對比測試，確定工具在語義解析、仿真行為、時序模型上保持一緻，進而有效幫助使用者提高驗證效率，加快驗證收斂速度。