国芯崛起：从香江到硅谷 第128章 “盘古”再突破 － 逻辑综合的曙光

就在启明芯的最高决策层为如何有效利用汹涌而来的现金流而进行战略擘画的同时，公司内部那支肩负着“核武器”研发重任的“盘古”EdA团队，再次传来了令人振奋的突破性进展！这一次，他们攻克的目标，是比布局布线（p&R）更靠前、同样被视为EdA流程“三大支柱”之一的核心环节——逻辑综合（Logic Synthesis）。

逻辑综合，是将芯片设计工程师用硬件描述语言（如Verilog或VhdL）编写的、描述电路逻辑功能的RtL（寄存器传输级）代码，自动地、优化地转换为由与门、非门、或门、触发器等基本逻辑单元（Standard cells）组成的门级网表（Gate-Level Netlist）的过程。这个过程的质量，直接决定了最终芯片的性能（速度）、功耗和面积（成本）——也就是业界常说的ppA（performance, power, Area）。长期以来，逻辑综合市场几乎被Synopsys公司的旗舰产品design piler（dc）所垄断，其技术壁垒之高，算法之复杂，令无数试图挑战者望而却步。

然而，李志远和他的“盘古”团队，在成功突破p&R引擎之后，并未满足于现状。在林轩“必须掌握全流程核心工具”的战略指引和充足资源支持下，他们迅速将下一个主攻方向，锁定在了逻辑综合这一同样关键的领域。为此，团队内部专门成立了一个由那位从Synopsys挖来的资深架构师领衔、并配备了多位在布尔逻辑优化、技术映射、时序分析等方面有深厚积累的博士和工程师组成的“逻辑综合攻坚小组”。他们为这个新的引擎，起了一个同样富有神话色彩的代号——“女娲”（Nuwa），寓意着如同女娲造人般，将抽象的逻辑代码“创造”为具体的门级电路结构。

“女娲”引擎的研发，挑战甚至比p&R更大。它不仅需要处理极其复杂的布尔代数运算和图论算法（用于逻辑优化和技术映射），还需要与工艺库（technology Library，包含了标准单元的物理和时序信息）紧密结合，并且要能够准确地预测和优化电路的时序（需要内置一个高效的静态时序分析引擎）。

林轩再次发挥了他“先知”般的作用。他不仅为团队指明了几个关键的算法方向（例如，建议他们研究当时还比较前沿的“基于重写规则的逻辑优化”（Rewrite-based optimization）和“考虑物理实现的综合”（physical Synthesis）等思想），甚至还“不经意”地提示了一些可能存在的、design piler早期版本中的优化“盲点”（比如在处理某些复杂的算术逻辑或低功耗设计意图时，dc的优化效果可能并非最优）。

“女娲”团队的成员们，在这些极具价值的“提示”下，如同被打通了任督二脉，研发思路豁然开朗。他们夜以继日地进行着算法设计、编码实现和测试验证。他们将启明芯内部正在进行的几个预研项目（如“启明三号”的部分模块）的RtL代码作为测试案例，反复地用“女娲”原型引擎进行综合，并将结果与最新版本的design piler进行详细的对比分析。

过程充满了艰辛和挫败。有时，“女娲”综合出来的网表逻辑功能是错误的；有时，虽然功能正确，但ppA指标却被dc远远甩开；有时，在处理某些特殊的Verilog语法或设计约束时，引擎会直接崩溃……每一次失败，都意味着需要重新审视算法、重构代码、进行更深入的调试。

但团队并没有气馁。李志远和那位前Synopsys架构师以身作则，带领大家攻克了一个又一个技术难关。林轩也常常在深夜来到EdA中心，和大家一起分析问题，提供思路。

终于，在2001年的金秋时节，经过近一年的艰苦奋战，“女娲”逻辑综合引擎的原型（可能还只是V0.8版本），在处理几个内部的关键测试模块（例如，“启明三号”中一个复杂的音频处理dSp核心的RtL代码）时，取得了令人瞩目的突破！

在一个内部技术评审会上，负责“女娲”项目的架构师激动地向林轩、李志远以及技术委员会的其他成员展示着对比测试结果：

“……对于这个五万门规模的音频dSp核心，使用相同的设计约束（时序、功耗、面积）和相同的0.25微米工艺库（他们已经开始为下一代工艺做准备了），design piler最新版本综合后的结果是：关键路径延迟3.5纳秒，总面积0.8平方毫米，动态功耗15毫瓦。”

他深吸一口气，切换到下一页ppt，上面是“女娲”引擎的综合结果：

“而使用我们的‘女娲’V0.8引擎，综合后的结果是：关键路径延迟3.4纳秒（比dc快了约3%）！总面积0.75平方毫米（比dc小了超过6%）！动态功耗13毫瓦（比dc低了超过13%）！！”

ppA三大指标，全面超越了业界标杆design piler！虽然领先的幅度还不算特别巨大，而且这还只是在一个特定的测试案例上取得的结果，但其意义却非同凡响！

这证明了，启明芯自研的逻辑综合引擎，在核心算法和优化能力上，已经具备了与世界顶级商业工具一较高下的实力！甚至在某些方面（如此案例中体现出的低功耗优化能力，这恰恰是林轩当初“提示”的dc可能存在的弱点之一）已经实现了超越！

“太……太惊人了！”顾维钧这位一向沉稳的模拟专家，也忍不住发出了赞叹，“逻辑综合的难度比p&R有过之而无不及！你们能在这么短的时间内做到这个程度，简直是奇迹！”

陈家俊更是兴奋地拍着李志远的肩膀：“志远！你们EdA团队真是我们启明芯的宝贝啊！有了‘女娲’，我们以后设计芯片就更有底气了！成本能降，性能能升，功耗还能更低！”

李志远脸上也洋溢着难以抑制的自豪和喜悦，但他保持着冷静：“这还只是初步的原型验证结果。距离‘女娲’能够真正成熟稳定地应用于所有项目，还需要大量的测试、优化和功能完善工作。而且，我们还需要开发相应的形式验证工具来确保综合前后逻辑功能的一致性。”

林轩微笑着点点头：“志远说得对，成绩值得肯定，但我们不能骄傲自满。逻辑综合是EdA流程的重中之重，‘女娲’的突破为我们后续打造全流程自主工具链奠定了坚实的基础。下一步，要继续投入资源，提升‘女娲’的鲁棒性、易用性，并尽快将其与‘盘古’p&R引擎进行协同优化，探索‘物理综合’（physical Synthesis）等更先进的设计方法学。”

他看向在场的所有技术负责人：“‘盘古’的p&R，‘女娲’的综合，再加上我们正在预研的StA和形式验证……我希望，在未来两到三年内，启明芯能够真正拥有一套属于自己的、从RtL到GdSII的全流程、高性能、智能化的数字芯片设计平台！到那时，我们的研发效率和技术壁垒，将是任何竞争对手都无法企及的！”

“盘古”p&R引擎的小试牛刀，再加上“女娲”逻辑综合引擎的曙光初现，标志着启明芯在自主EdA这条最艰难但也最具战略价值的道路上，再次迈出了坚实而关键的一大步。自研核心工具带来的“效率革命”，正开始从后端物理实现向上游前端逻辑设计渗透，其产生的“化学反应”和“叠加效应”，将为启明芯未来的技术爆发和市场扩张，注入源源不断的、独一无二的核心动力。