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面对复杂性的形式化验证之道(中文)

面对RTL规模扩大、逻辑扇入加深、状态空间爆炸等挑战,形式化验证需依赖环境简化、断言拆分、设计抽象与辅助断言等方法提升收敛效率。属性直径作为验证深度评估工具,可辅助识别高复杂度属性并合理配置验证范围。有界证明、过度约束、黑盒化与错误搜索等技术可在资源有限条件下维持验证目标聚焦,协同完成覆盖率闭环,满足复杂系统设计的签核需求。

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Created by EDA Academy

Chinese

Last updated July 2025

Resource:  Formal Verification under Complexity Pressure


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  • 可在手机和电脑上访问:课程可在手机、平板与电脑上随时观看,让你无论在办公室、家中或出行途中,都能轻松学习。

  • 来自 EDA Academy 的持续支持:课程结束后,你依然可以获得我们团队的持续支持,帮助你巩固知识、解决实际问题。

  • 进阶学习规划:为你提供后续学习路径与推荐资源,让你在掌握本课程内容的基础上持续提升技能,拓展职业发展空间。

内容大纲

1. 验证难题解析
2. 实现形式化签核交付
3. 形式化签核交付的挑战与价值
4. 形式化签核交付的回报与标准
5. 形式化签核交付进度跟踪
6. 形式化签核交付流程
7. 面向签核交付的形式化验证平台设计
8. 形式化签核交付环境的构建流程
9. 全证明形式化签核交付方法学
10. 覆盖率驱动的形式化签核交付方法学
11. 从形式化证明到覆盖率闭环
12. 结合证明与错误搜索的验证策略
13. 平衡形式化证明与覆盖度量
14. 形式化覆盖指标驱动高质量签核交付
15. 超越全证明的错误挖掘
16. 深度状态错误搜索策略
17. 验证流程比较 – 覆盖率驱动验证
18. 验证流程比较 – 全面证明
19. 验证流程比较 – 覆盖率
20. 验证流程比较 – 结论

介绍

现代芯片设计的复杂性持续上升,导致形式化验证工具需要面对更大的符号输入空间、更深的逻辑路径和更广泛的控制依赖关系。设计规模、控制深度与数据通路宽度直接影响验证引擎的状态遍历能力,使传统基于穷尽搜索的验证策略不再适用。逻辑扇入锥的扩展使得每个断言分析时所关联的逻辑区域急剧增加,验证时间与内存需求随之上升。在这种背景下,必须通过精细的验证建模与策略优化,确保分析引擎在有限资源内实现目标导向的验证收敛。

属性结构本身也是验证复杂度的重要来源。属性直径作为一种定量衡量指标,表示从初始状态到满足或违反属性所需的最长路径长度。通过对直径的分析,可以筛选出需要更高深度搜索的属性,并辅助设置工具的时间界限、展开深度等参数,从而避免不必要的资源浪费。对验证任务进行直径分类后,可有针对性地应用有界验证或切换为覆盖率驱动模式,从多维角度提升验证效率。

环境约束是控制符号空间膨胀的有效方式。通过替换复杂接口为行为模型或抽象驱动器,可限制输入组合数量,缩小状态空间。设计简化通过参数修剪、模块划分和黑盒化技术,将验证焦点聚集于关键模块或高风险路径,从而绕过冗余逻辑,提高引擎处理能力。模型抽象手段进一步通过保守替代或行为建模方式屏蔽非关键行为,确保在不丢失验证意图的前提下有效降低复杂度。

断言优化通过结构性拆分与辅助断言插入,有效缩短路径依赖并提供中间状态观测点,使求解器更快定位目标状态。例如,在多层状态机或长延迟路径中,插入阶段性检查点可防止引擎在空状态空间中盲目搜索。此外,位级断言替代高阶逻辑表达有助于减少求解器处理负载,提升逻辑收敛速度。这类方法特别适用于跨模块依赖强或异步控制存在的场景,可显著提升覆盖率增长速度。

在全证明无法达成的场景中,可采用过度约束缩小分析边界,仅聚焦关键子系统的特定状态空间。错误搜索策略利用不完全证明阶段的失败路径,辅助快速定位潜在缺陷而无需完成全路径展开。覆盖率驱动签核方法则通过跟踪未覆盖的属性区域,引导验证资源向低覆盖热点聚焦,最终实现验证闭环。基于这类方法建立的形式化验证流程,具备分层递进、指标驱动和策略自适应等特征,可在SoC级别设计中支撑高质量的形式化签核交付。

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