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報

協業関係の拡大

設計チームにとってのメリット

最先端のARMベース製品の設計課題を解決するARM社とシノプシスの協業

シノプシス 戦略的提携担当ディレクタ Phil Dworsky

Partner Highlight

ARM社とシノプシスには1990年代以来、長い協業の歴史があります。最初の協業はARM社初の合成可能コア、ARM7-SおよびARM9-Sプロセッサの開発でした。その直後に、事前検証済みのインプリメンテーション・スクリプトとマニュアルを組み合わせたリファレンス・メソドロジを発表し、シノプシスのインプリメンテーション・ツールを用いて性能・消費電力・面積

（PPA）の目標を短期間で達成できるようにしました。以来、ARMベース・デザインに向けたシノプシスのテクノロジ・ソリューションは、単なるインプリメンテーション・フローの域を超え、アーキテクチャの解析と最適化、機能検証、エミュレーション、仮想およびFPGAベース・プロトタイピングまで幅広くカバーするようになっています。

現在、最先端のARMベースSoCの2/3以上がシノプシスのツールで設計されています。シノプシスは大手半導体メーカー数百社と継続的な協業関係にあり、最近の例ではAMD社、株式会社ソシオネクスト、STMicroelectronics社との協業で成功を収めました。

シノプシスは先ごろ、ARM社との協業をさらに拡大する複数年の契約を締結しました。これにより、シノプシスの開発チームは最新のARMv8-AおよびARMv7-A Cortex®プロセッサ、ARM Mali™ GPU、ARM CoreLink™システムIP、ARM Artisan®フィジカルIP（ARM CPU / GPUコアに最適化されたスタンダードセル、メモリー、POP™ IPを含む）に市場投入前の段階からアクセスできるようになります。

この協業により、シノプシスは最適化したツール・スクリプトを開発してARMパートナー各社に配布するとともに、ARM IPとシノプシスのツールおよびフローを活用していただくためのトレーニングを実施できるようになります。市場投入前のARM IPにシノプシスが早期アクセスできるようになることで、最新のARMコアを製品設計に採用する場合も最適化されたツールとメソドロジを設計プロジェクト開始時点から利用可能になります。

ARM社とシノプシスの協業の最大の目的は、お客様が問題に直面する前に両社の協力によりこれらを発見して解決しようという点にあります。

ARM社とシノプシスの協業の成果は、Galaxyデザイン・プラットフォーム、Verification Continuumプラットフォーム（Verification Compiler、エミュレータのZeBu、FPGAベース・プロトタイピング・システムのHAPS、SoCア ー キ テ ク チ ャ 設 計 / 解 析 ツ ー ル のPlatform Architect MCO、Virtualizer Development Kit）など、設計のあらゆるフェーズをカバーするシノプシスのツールに反映されます。

ARM®社とシノプシスはこれまで20年以上にわたって協業を続け、最先端のARMプロセッサ・コアに対応した設計ソリューションをいち早く提供する取り組みを展開してきました。今後もARMベース・デザインに最高クラスのソリューションの提供を続けるべく、このたび両社が合意したさらなる協業関係の拡大について、シノプシスの戦略的提携担当ディレクタ、Phil Dworskyがご説明します。

この継続的な協業により、設計チームは最新のARM IPに最適化されたシノプシスの開発ツールを利用可能となり、開発コストと開発期間を削減しながらこれまで以上に優れた性能・消費電力・面積の目標を達成していただけます。

た と え ば、 ARMプ ロ セ ッ サ、 ラ イ ブ ラ リ、 POP IP の Reference Implementations（RIs）とシノプシスのGalaxyデザイン・プラットフォームのツール群を用いることにより、SoCの早期最適化が可能になります。完全な実装例として提供されるこれらRIsのスクリプトにより、最先端のプロセス技術とARMプロセッサを用いた設計もGalaxyデザイン・プラットフォームの最新のツール機能で容易に実現できます。

ARM IPベース・デザインの結果品質を改善するために最適化したシノプシスのソリューションには、以下のものがあります。

ARMベース・デザインに最高の結果品質をもたらすこれらの最先端ソリューションに加え、シノプシスは世界各地の設計チームに対してアプリケーション・エンジニアによるご支援もご提供しています。開発期間のさらなる短縮を希望されるお客様には、長年にわたって数百のカスタマー・デザインで成功実績のあるメソドロジを利用した専門のコア最適化サービスをご提供しています。

● Galaxy デザイン・プラットフォームのツール群：Design Compiler Graphical、IC Compiler お よ び IC Compiler II、PrimeTime、IC Validator、Power Compiler、DFT Compiler、DFTMAX、SMS / SHSテスト・ツールなど

● VCS機能検証ソリューション：最高のシミュレーション性能を発揮し、ARMプロセッサの検証生産性が飛躍的に向上

● Verdiデバッグ・プラットフォーム：ARMベースのシングルおよびマルチコアSoCにおいて高いデバッグ生産性を実現する新しいVerdi HW/SWなど、ARM Cortexプロセッサのネイティブなサポートによりデバッグ生産性が向上

● シ ノ プ シ ス の 検 証 用 IP、ZeBu Transactor、Verdi Protocol Analyzer：最新のAMBA 5 CHI規格を含むARM AMBAインターフェイスの利用をサポート

● ZeBuエミュレーション・ソリューション：エミュレーションの高速化により、ARMベースSoCの早期ソフトウェア・ブリングアップを支援

● ARMプロセッサ向けVDK（Virtualizer Development Kit）：ARM社提供のFast Modelを使用し、ハードウェア完成の最大12 ヵ月前からソフトウェア開発が可能

● Platform Architect MCO：ARMベース・システムの消費電力と性能の解析および最適化がSoCアーキテクチャ定義の早期段階で可能

● HAPS FPGAベース・プロトタイピング：高性能な物理プロトタイピング・システム（例：25MHz Cortex-A57 + Cortex-A7 MPCore™ SoC）により、ARM CPUおよびGPUを用いたデザインのハードウェア / ソフトウェア統合とバリデーションにかかる期間を短縮

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貴重なノウハウを文書化

最近の成功事例

シノプシスはメソドロジ開発の協業を通じて蓄積した経験とベスト・プラクティスをARM社との協力のもと書籍化しており、これらは現在、業界標準の技術文書として定評を確立しています。既刊書には以下のものがあります。

これらの書籍は紙媒体での提供だけでなく、ほとんどが無料ダウンロード可能な電子書籍としても提供されていますので、設計コミュニティ全体でベスト・プラクティスを共有し、ARMベース・デザインに関する最も効率的かつ

● Reuse Methodology Manual：http://www.amazon.com/gp/product/0387740988/ref=s9_simh_gw_p14_i1?pf_rd_m=ATVPDKIKX0DER&pf_rd_s=center-3&pf_rd_r=1YV987XQHM6T5Q0FQRH1&pf_rd_t=101&pf_rd_p=470938811&pf_rd_i=507846

● Low Power Methodology Manual：http://www.synopsys.com/Community/Partners/ARM/Pages/LPMM.aspx

● Verification Methodology Manual：http://www.amazon.com/Verification-Methodology-Manual-SystemVerilog-Bergeron/dp/0387255389/ref=pd_sim_b_9

● Verification Methodology Manual for Low Power：https://www.vmmcentral.org/vmmlp/vmmlp.html

● FPGA-Based Prototyping Methodology Manual：http://www.synopsys.com/prototyping/fpgabasedprototyping/fpmm

● Better Software. Faster!：http://www.synopsys.com/prototyping/virtualprototyping/vp-book

効果的なメソドロジを導入していただけます。また、これら書籍の多くは日本語版と中国語版も用意されています。

シノプシスのツールとARM社のIPがより緊密に統合され、最先端のFinFETプロセスから成熟したプロセスまで幅広いプロセス技術に対応した最適な設計フローが提供されることにより、ウェアラブル、モバイル、データセンター、ネットワーキングなど多くの市場での製品設計に大きなメリットがもたらされます。図1は、Samsung社およびSTMicroelectronics社の最先端テクノロジを利用したデザインの過去数年の成功実績を示したものです。ここからも、パートナーとの協業の重要性が見て取れます。

ここからは、ARM社とシノプシスの協業によって実現するARMベース・デザインに最適化された実証済みソリューションの最近の実績として、ARM TechCon™ 2014で発表された3つの事例をご紹介します。

AMD社：ARM Cortex-A57ベースのサーバSoCのテープアウトに成功

AMD社は先ごろ、64ビットARMv8アーキテクチャに基づくデュアルコアCortex-A57プロセッサを用いたサーバSoCのテープアウトを完了しました。このチップは、ARM社のArtisanライブラリを用いてGLOBALFOUNDRIES®

社の28nmプロセスで製造されています。AMD社の設計チームは、入念に作成したメソドロジに従うことによって厳しいスケジュールの中で周波数と電力効率の高い目標を達成し、予測可能なクロージャを実現しました。このメソドロジの成功の鍵となったのが、シノプシスのGalaxyデザイン・プラットフォームのツール群です（図2）。

図1. パートナーとの協業の実績

14nm FinFETおよび28nm FD-SOIの製造実績

● シノプシスの統合型設計フロー● 初期の試作シリコンから量産対応まで

デュアルCortex-A9 SoC

2012/06

テスト / リペア内蔵の組込みメモリー

2012/09

製品ACortex-A7 / A15

MPCore™2013/09

Cortex-A57 / A53 big.LITTLE™ SoC

2013/11

製品B19Mセル2013/12

カスタマー・デザイン2014/05

製品C19Mセル2014/05

Samsung社

Samsung社

Samsung社

STMicroelectronics社

STMicroelectronics社

Samsung社

ARM社

ARM社

ARM社

ARM社ARM社

USB 3.0 / 2.0femtoPHY2013/12

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Partner Highlight最先端のARMベース製品の設計課題を解決するARM社とシノプシスの協業

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株式会社ソシオネクスト：組込みプラットフォームSoC

ソシオネクスト社は、組込みアプリケーション向けの高性能かつ高品質なSoCを短期間で開発、リリースすることを目標としていました。この目標を達成するにはハードウェアとソフトウェアの開発を同時に進行させ、ハードウェアが完成する前にソフトウェアのニーズに応える必要があります。ソシオネクスト社はFPGAベース・プロトタイピングとバーチャル・プロトタイピングの両方のメソドロジを採用して顧客のアーキテクチャ要件の評価、ソフトウェアの早期ブリングアップ、デバッグ、テストを実施し、開発スケジュールどおりに顧客の要求仕様を満たすことができました。このアプローチ に よ り、ソ シ オ ネ ク ス ト 社 はARM Cortex-A15 / Cortex-A7お よ びMali-T624 GPU IP（図3）をMB86S7XプラットフォームSoCに統合し、この プ ラ ッ ト フ ォ ー ム 上 でLinux®とOpen Framework（OpenGLお よ びOpenCL）を実行することに成功しました。

この設計では、主にシノプシスのDesign CompilerとIC Compilerが重要な役割を果たしました。これらをシノプシスのハイ・パフォーマンス・コア

（HPC）メソドロジと組み合わせることにより、ソシオネクスト社は進捗変化を予測しつつテープアウト・スケジュールを達成し、性能と消費電力の目標を満たすことに成功しました。

さらに、ソシオネクスト社は、シノプシスのバーチャル・プロトタイピング・ツールVirtualizerとVirtualizer Development Kit（VDK）を使用してソフトウェア開発の前倒し（シフトレフト）を図り、ハードウェアが

完成する数ヵ月前にソフトウェアの開発を開始しました。この結果、より高品質なソフトウェアをより早期に利用できるようになり、ハードウェアとソフトウェアの統合作業も改善されました。

VDKを利用してHW / SW協調開発を行うことで、ローパワー制御の正確なインプリメンテーションと検証（ドライバの機能が目標仕様と一致しているかの確認）、Linuxとパワー・マネジメント・システムの接続が可能になり、最終的なハードウェアRTLまたは実チップが完成する前に完全な機能を開発してパワー・マネジメント・システム・ファームウェアをデバッグすることができました。これにより開発期間が約3 ヵ月短縮され、ソシオネクスト社はパワー・マネジメント、ドライバ、リアルタイムOS、Linuxカーネル、OpenCL / OpenGLフレームワークを含め非常に多くのソフトウェアのブリングアップに成功しました。

STMicroelectronics社：ARM Cortex-A57 / A53プロセッサ・サブシステム

STMicroelectronics社は、RTLアセンブリからサインオフ・クロージャまでに対応した、完全なサブシステムをインプリメントするための先進のフロ ー を 開 発 し ま し た。こ の フ ロ ー を 利 用 す る と、ARM Cortex-A57 / Cortex-A53プロセッサ・ベースのSoC設計においてデザインの複雑化に対処しつつ、電力効率と性能の目標を高いレベルで達成できるようになります。

STMicroelectronics社によると、テープアウト実績のあるこのフローはシノプシスのクラス最高のソリューションを使用して高い生産性を実現しています。特に、DC Explorerによる高速RTLプロトタイピング、IC Compilerによる階層型デザイン・プランニング、Data Flow Analysisによる最適な分割、

「インデザイン」フィジカル検証に対応したIC Validatorによる高速DRC収束、IC Compilerとの連携でフィジカル設計を考慮したPrimeTimeのECOガイダンスによる早期タイミング収束およびリーク・リカバリなどの機能が活用されています（図4;P18掲載）。

当社は、シノプシス社と20年以上にわたって広範囲にわたる協業関係を継続し、両社共通のお客様各社が消費電力、性能、面積の目標を達成した上で、短期間で革新的な製品を確実に市場投入できるよう支援してまいりました。シノプシス社による当社最新IPへの早期アクセスと両社の緊密な協業の継続により、お客様のSoC設計 / 検証プロジェクトで力を発揮するジョイント・ソリューションをご提供できるのです

ARM社上級副社長兼プロダクト・グループ社長

Pete Hutton氏

設計者の皆様は、IP業界とEDA業界のリーディング・カンパニー 2社が展開する今回の協業から直接的なメリットを活用できます。ARM社との協業を通じて、我々はこれまでも多くの先進半導体企業各社の技術革新を支えてきました。この度の協業を通じて、我々は、ARM社の最先端IPとシノプシスの新しいツール群ならびにメソドロジをベースにした設計 / 検証ソフトウェアをご提供してまいります

シノプシスカスタマー・エンゲージメント部門 主席上級副社長

Deirdre Hanford

図3. ソシオネクスト社：シノプシスが推奨するメソドロジによりARM Mali GPUの面積を約10%縮小

図2. AMD社がまとめたARM社とシノプシスの協業のメリット

まとめ

最先端のARM IP+ 高機能なシノプシス社のツールセット+ サーバSoCに関するAMDのノウハウ= クラス最高のARMベース・サーバSoC

ARMサーバー・エコシステムを10 ヵ月で立ち上げ

Maliの面積縮小に関する詳細

●新しいメソドロジの採用によりMaliの面積を縮小・Maliの面積を縮小する特別なメソドロジをシノプシス社が推奨

・SPGメソドロジ・RCスケーリングなど

シノプシス社の推奨フロー 従来のフローMaliの面積[mm] -9.4％

シノプシス社のフロー 従来のフロー

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提供状況

まとめ

ARMベース・デザイン向けソリューションには以下のものがあります。

● Galaxyデザイン・プラットフォームおよびLynx Design Systemに最適 化したReference Implementations（RIs）：

● Cortex-A15、Cortex-A7● Mali-T760 GPU● CoreLink CCI-400インターコネクト● ARM Cortex-A57、Cortex-A53● Cortex-A17、ベータ版のARMv8-Aプロセッサ

● AMBA 5 CHIを含むAMBAプロトコルの検証用IPおよびProtocol Analyzer（それぞれ個別にVerification Compilerに付属）

● AMBA 5 CHIを含む各種ARM AMBAプロトコルをサポートしたZeBu Transactor

詳細情報● ARM社とシノプシスの協業 http://www.synopsys.com/Community/Partners/ARM

●最適化したインプリメンテーション http://www.synopsys.com/Community/Partners/ARM/optimized-implementation●ハードウェア設計 / 検証 http://www.synopsys.com/Community/Partners/ARM/hwdesign-verification●ハードウェア / ソフトウェア 設計 / 統合 http://www.synopsys.com/Community/Partners/ARM/swhwdesign-integration●システム・バリデーション http://www.synopsys.com/Community/Partners/ARM/system-validation

● ARM Connected Community http://community.arm.com/welcome● ARM TechCon http://www.armtechcon.com/● Synopsys User Group（SNUG） http://www.synopsys.com/Community/SNUG

● ARM CortexプロセッサをサポートしたVerdiデバッグ・プラットフォーム

● Cortex-A53 CPUおよびCortex-A57 CPUを含むARMv7およびARMv8 プロセッサ用VDK

● ARM AMBAプロトコルおよびARM CoreLinkインターコネクトをサポー トしたPlatform Architect MCO

20年以上にわたる協業を通じ、マーケット・リーダーであるARM社とシノプシスはARMベース・デザインの最適化と開発期間の短縮を支援するソリューションを提供し続けてきました。ARM社とシノプシスの協業は、インプリメンテーションから検証、システム・アーキテクチャ設計、ソフトウェア開発まで設計フローのあらゆるフェーズをカバーします。そして今回、ARM社の最先端テクノロジへの早期アクセスを柱とする、より緊密な協業関係の締結により、ARMベース製品のイノベーションがますます加速することになります。

図4. STMicroelectronics社がまとめた「STMicroelectronics社、ARM社、シノプシスの協業」

前ページより続く

ARMプロセッサ・コアのインプリメンテーションSTMicroelectronicsの長期にわたる実績

2000 2005 2010 2011 2012 2014 …

● ARM社との17年にわたる協業関係● Cortex-A15およびCortex-A57に関する主要パートナー

マルチメディアコンバージェンス

ユーザー体験

普及拡大

主にバッテリ動作時間を重視

● 高性能化への要求と電力効率の重視● 適材適所のプロセス技術と設計ソリューション● CADに関してシノプシス社と提携

STE 9540 32nmデュアルA9 @ 1.85GHzをIC Compilerでインプリメント

150MHz270MHz 550MHz

1.0GHz+

1.85GHz+

2.5GHz+

2010年までの性能ロードマップ

ARM926ARM1176

Cortex-AファミリーA9 / A7 / A15 / A57 / A53

ベーシックフォン

フィーチャーフォン

スマートフォン

タブレット

TV STBサーバ

STE 8500 45nmデュアルA9 @ 1.2GHzをIC Compilerでインプリメント

加速したロードマップ

Partner Highlight最先端のARMベース製品の設計課題を解決するARM社とシノプシスの協業