作者：AndySun，文章来源：亚科鸿禹
随着芯片设计复杂度呈指数级攀升，从几千个晶体管的简单芯片，到如今数十亿门级的SoC、AI处理器，原型验证的难度也随之陡增。工程师们不仅需要让芯片设计在接近真实世界的环境中高速运行，更需要精准捕捉隐藏在复杂逻辑中的细微缺陷——这些缺陷可能是一个信号延迟、一次协议交互异常，也可能是一段逻辑漏洞，一旦进入流片环节，将造成不可逆的损失。而在这场“缺陷追捕战”中，Debugger（调试器）正是工程师手中最锋利的“武器”，它打破了原型验证中“高速运行与深度调试”的矛盾，成为破解验证困境、提升研发效率、加速产品推向市场的核心支撑。
调试之痛
传统上用户大多依赖FPGA原厂提供的调试工具，这些工具应用到原型验证中有种种不足。
1. 存储资源只能依赖于片上RAM，而片上RAM资源对于FPGA来说是有限的，对于用户的设计又是非常宝贵的资源，当用户需要观察大量数据，即需要深度调试时，显得无能为力。
2. 当今的集成电路规模不断增大，需要将设计分割到多片上进行验证，即将多个模块分散在多片FPGA上，这就需要多FPGA的并发深度调试，而FPGA厂商提供的调试工具都是针对单一FPGA进行调试，不能满足多片FPGA的并行触发调试。
3. 当用户需要大容量的波形获取，更高的采样频率，更大的传输带宽，更多的探针插入，即需要高效调试时，传统原厂的调试工具受限于架构、资源和接口带宽，无法满足用户的调试需求。
亚科鸿禹Debugger工具
亚科鸿禹针对原型验证中的调试难题，推出了高效调试工具hsDebugger。工具支持最多16片FPGA的并行调试，即同步抓取16片FPGA中的数据，且16片波形数据在同一窗口中显示，对用户完全透明，可把16片当成一个整系统对待，简化用户调试流程。配备了64GB的DDR4存储，实现深度信号跟踪。每次编译可添加大量探针信号，探针信号最大分成8个通道，每个通道最大4k信号。单次触发最大可添加512bit作为触发条件，并且可灵活设置多种触发条件。采样频率最高达140Mhz。采用PCIE方式传输波形数据到上位机，提高用户调试效率。使用流程集成于我司hsPtCompiler和hsPtRun工具中。
配备外置的触发存储模块（DM80），和原型验证设备之间通过高速GT传输，原型验证设备上只进行DUT（Design Under Test）数据的同步采集，时钟域变换，通过QSFP传输到DM80。这样只需占用原型验证设备上极少的逻辑资源，剩余大量的逻辑资源供用户使用。这样的设计可以兼容不同原型验证平台之间的差异。DM80有16个QSFP通道，可同时支持16片FPGA的同步调试，各片的波形数据汇聚到DM80，在DM80进行波形数据的处理、触发和存储，抓取完毕后存储都在DDR中的数据通过XDMA传输到上位机。目前同一版本的DM80板卡可适配我司的基于VU19P芯片的VeriTiger系列原型验证设备和基于VP1902芯片的PT100S原型验证设备。
性能指标
. 支持片数：16片
. 通道数量：最高8个
. 单通道位宽：最高4096bit
. 采样频率：最高140Mhz
. 存储容量：64GB
. 触发信号数量：8*64bit
. 波形上传方式：PCIE Gen3*8
. 触发方式：单次触发、条件触发、循环触发
. 基本触发事件：==，!=，>，<，≥，≤，上升沿，下降沿
. 组合事件支持：!，&&，||，^
核心优势
. 多片多台大容量调试：DM80支持16片FPGA同步采集，在单一界面同时调试16片FPGA，包括同一原型验证平台的不同设备间的同步调试。用户可以将16片FPGA看成整系统调试。单片最大可追踪18k的探针信号，满足多片FPGA间大量探针信号的同步调试需求。
. 高度集成&高效编译：Debugger调试工具流程集成在我司hsPtCompiler和hsPtRun工具中，从添加探针到bit流生成，再到调试抓取波形，用户无需太多切换就可完成整个流程。一次添加大量的探针信号，每次更换通道抓取信号无需重新编译，缩短用户调试时间。
. 大容量波形存储：波形存储在原型验证设备之外的DM80，共64GB的DDR4存储，原型验证平台自身的存储空间释放给用户使用。64GB的波形存储，可以抓取更长时间的波形数据，满足用户深度调试需求，在1024位宽采集波形数据时，采样深度达512M。
. 高效数据传输：原型验证版和DM80之间采用高速Serdes传输，速率达10Gbps，此带宽可支持DUT数据的采集时钟最高达140Mhz。DM80与上位机之间采用PCIe Gen3*8传输，数据传输更高效，在大容量数据采集时，满足用户高效调试需求。
使用案例
案例基于单台PT100S原型验证设备，以加法器case抓取波形的流程。
. 在hsPtCompiler工具中进行source文件的导入、综合、分析后，在probe阶段进行探针的插入，然后进行后续的P&R、生成pdi文件，操作界面如下图所示：
. 将在hsPtCompiler工具中产生的pdi和探针信息文件导入到hsPtRun工具中，在Resource Management中通过网络连接原型验证设备，如下图所示：
. 在Clock Configuration中进行调试库和DUT的时钟配置，如下图所示：
. 在Bit Download中进行pdi文件的下载，如下图所示：
. 在Debugger中进行触发条件设置、抓取波形，下图在通道3中进行条件，配置触发条件为A信号的低16位为0xXXXX5555，flip信号的上升沿（R），resetn信号的高电平，信号相与，抓取深度配置为8k，触发位置配置为512，如下图所示：
. 抓取波形展示如下：
总结与展望
在芯片研发的发展历程中，从早期的手工调试到如今的高效Debugger工具，调试技术的进步，始终是推动芯片研发效率提升的核心动力。在芯片设计复杂度日益提升、流片成本不断增加的今天，Debugger功能是芯片原型验证中不可或缺的核心组件，是筑牢流片前“最后一道防线”的关键。它不仅能够帮助工程师快速定位缺陷、优化设计，更能够缩短研发周期、降低流片风险。亚科鸿禹始终从用户在原型验证中怎样高效调试为出发点，设计更加高效的调试工具，为芯片研发的成功保驾护航。