序（一）

近年來(lái)，我國(guó)集成電路（IC）產(chǎn)業(yè)高速蓬勃發(fā)展，與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距不斷縮小。國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)基金起到了積極的推動(dòng)作用。產(chǎn)業(yè)基金的第二期將重點(diǎn)投資在集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，預(yù)計(jì)規(guī)模有望達(dá)2000億元。設(shè)計(jì)領(lǐng)域的投入，將會(huì)圍繞人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G通信、智能汽車、智能電網(wǎng)等國(guó)家戰(zhàn)略和新興行業(yè)，創(chuàng)造出科技含量更高、能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)口替代的高端集成電路芯片。

在這一時(shí)代背景下，我國(guó)集成電路企業(yè)正呈現(xiàn)出數(shù)量和規(guī)模迅速增長(zhǎng)、競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的態(tài)勢(shì)。在大量資本投入的背景下，企業(yè)對(duì)IC設(shè)計(jì)工程型專業(yè)人才的需求非常迫切，形成了巨大的人才需求缺口。需求差距表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一方面高校每年畢業(yè)的IC設(shè)計(jì)人才無(wú)法滿足數(shù)量需求。另一方面，畢業(yè)生的專業(yè)IC技能與企業(yè)的實(shí)際需求也存在一定欠缺。因此，為了全面推動(dòng)創(chuàng)新型復(fù)合IC工程人才的培養(yǎng)，作為人才培養(yǎng)主力軍的高校和集成電路企業(yè)之間就需要進(jìn)行資源共享與深度產(chǎn)學(xué)合作，共同推動(dòng)我國(guó)IC人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

在產(chǎn)學(xué)合作方面，十多年來(lái)西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院通過(guò)與英特爾等行業(yè)骨干企業(yè)的密切合作，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，在合作機(jī)制、課程體系、教學(xué)方法等方面形成了鮮明的特色，為IC創(chuàng)新人才培養(yǎng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2015年，微電子學(xué)院與本書(shū)作者及其所在的英特爾公司攜手開(kāi)展IC教學(xué)內(nèi)容改革與協(xié)同育人的產(chǎn)學(xué)合作項(xiàng)目，邀請(qǐng)作者到我院客座講授集成電路芯片驗(yàn)證課程，并在課程結(jié)束后優(yōu)選學(xué)生到英特爾和其他眾多國(guó)內(nèi)高端IC公司參加實(shí)習(xí)，進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)踐并完成工程論文�？梢哉f(shuō)，將企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)引入教學(xué)體系，搭建起良好的產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人平臺(tái)，使得我院學(xué)生在知識(shí)體系和實(shí)踐能力方面獲得了顯著提升，大大提升了我院人才培養(yǎng)的行業(yè)適應(yīng)度和滿意度。我院與英特爾公司建立的研究生培養(yǎng)基地被評(píng)為2017年度全國(guó)專業(yè)學(xué)位研究生培養(yǎng)示范基地。

在與作者交流時(shí)，得知作者計(jì)劃將此書(shū)作為IC驗(yàn)證工程類教材，我感到非常高興。我校已經(jīng)和作者達(dá)成一致，將這三年以來(lái)逐漸打磨完善的芯片驗(yàn)證課程推廣至中國(guó)大學(xué)慕課（MOOC）在線教育平臺(tái)，將合作多年形成的優(yōu)秀工程實(shí)踐課程成果與全國(guó)其他高校分享，共同推進(jìn)我國(guó)IC專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升和教學(xué)模式改革創(chuàng)新。

作者一直工作在企業(yè)研發(fā)的一線，是國(guó)際IC行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者英特爾公司的資深驗(yàn)證專家，具有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，深知目前IC驗(yàn)證人才所需的知識(shí)與能力要求。同時(shí)，作者在我校和西安交通大學(xué)客座講授芯片驗(yàn)證課程多年，對(duì)驗(yàn)證理論有很深的理解。因此，我相信本書(shū)將會(huì)成為集成電路驗(yàn)證理論與實(shí)踐高度融合的不可多得的著作。作者能夠堅(jiān)持多年在我校開(kāi)展芯片驗(yàn)證工程教學(xué)，在校企合作培養(yǎng)集成電路工程型人才中起到帶頭示范作用，在此我對(duì)作者長(zhǎng)期致力于產(chǎn)學(xué)結(jié)合推動(dòng)高校教育事業(yè)的奉獻(xiàn)精神表示由衷的感謝與敬意。

在本書(shū)出版前夕，我應(yīng)邀為本書(shū)作序，感到非常榮幸。希望本書(shū)能為我國(guó)集成電路行業(yè)的創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)發(fā)揮重要的促進(jìn)作用；希望作者進(jìn)一步將本書(shū)和芯片驗(yàn)證課程向全國(guó)推廣，為中國(guó)集成電路人才培養(yǎng)貢獻(xiàn)更大的力量。

張進(jìn)成

教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授

西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院副院長(zhǎng)

序（二）

數(shù)字集成系統(tǒng)的驗(yàn)證，是提高設(shè)計(jì)芯片一次流片成功的關(guān)鍵。驗(yàn)證工作與設(shè)計(jì)仿真工作不同，仿真的目的是證明設(shè)計(jì)方案的正確性，用仿真的方法證明設(shè)計(jì)方案符合擬定的設(shè)計(jì)規(guī)范；驗(yàn)證工作則是證明設(shè)計(jì)方案中不存在錯(cuò)誤。理想情況下，存在任何設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的方案都不應(yīng)該進(jìn)入流片，換句話說(shuō)，進(jìn)入流片環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)方案中不應(yīng)該存在已知錯(cuò)誤。驗(yàn)證過(guò)程的目標(biāo)就是找出設(shè)計(jì)方案中可能存在的錯(cuò)誤。

設(shè)計(jì)錯(cuò)誤很容易造成芯片完全不能工作，而修正錯(cuò)誤重新流片不但需要投入額外的費(fèi)用，更會(huì)大大推遲將芯片上市時(shí)間，這些風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于芯片產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)都是不可接受的。隨著芯片制造工藝的更加精細(xì)，芯片制造費(fèi)用的不斷增加，芯片功能越來(lái)越復(fù)雜，驗(yàn)證的重要性也日益增加。

本書(shū)作者2010年在瑞典皇家理工學(xué)院畢業(yè)后，一直從事芯片驗(yàn)證工作，本書(shū)是其多年實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶。全書(shū)的內(nèi)容涉及驗(yàn)證方法及流程設(shè)計(jì)，也涉及常用數(shù)字單元的驗(yàn)證經(jīng)驗(yàn)。相信本書(shū)的內(nèi)容有益于高等學(xué)校數(shù)字集成系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高年級(jí)學(xué)生和研究生的學(xué)習(xí)，有益于集成電路領(lǐng)域從事數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工程師的工作，更有益于直接從事集成電路驗(yàn)證工作的工程技術(shù)人員的工作。

中國(guó)集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，正在進(jìn)入新的高速發(fā)展階段。相信本書(shū)的出版定會(huì)給集成電路設(shè)計(jì)行業(yè)帶來(lái)新的知識(shí)、成熟的經(jīng)驗(yàn)，為行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)新的動(dòng)力。

王志華

清華大學(xué)教授，IEEE Fellow

2018年3月于清華園

前 言

在我有限的工作生涯中值得我慶幸的是，剛進(jìn)入工作崗位時(shí)的第一任老板給了我選擇的權(quán)利——設(shè)計(jì)崗還是驗(yàn)證崗？因?yàn)楫?dāng)時(shí)我已經(jīng)在國(guó)外學(xué)習(xí)了芯片驗(yàn)證的相關(guān)知識(shí)，也了解了驗(yàn)證的相關(guān)事務(wù)，于是便選擇了驗(yàn)證崗并一直從事到現(xiàn)在。與國(guó)內(nèi)多數(shù)驗(yàn)證工程師的入職經(jīng)歷不同的是，我當(dāng)時(shí)是有更多選擇的，而選擇驗(yàn)證崗，并不是被公司指派到了驗(yàn)證崗。這中間的差別在于，一家認(rèn)可驗(yàn)證工程師貢獻(xiàn)的公司是將驗(yàn)證崗位與其他崗位同等看待的，甚至由于依賴驗(yàn)證質(zhì)量而會(huì)給予驗(yàn)證更多的褒獎(jiǎng)。從這兩年芯片設(shè)計(jì)行業(yè)的招聘數(shù)據(jù)來(lái)看，驗(yàn)證工程師與設(shè)計(jì)工程師的薪資是看齊的。盡管驗(yàn)證工程師的春天已經(jīng)到來(lái)，不過(guò)我們還需要在芯片設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)鏈上制定自己的從業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提高驗(yàn)證工程師的從業(yè)形象，繼而才能擺脫多年以來(lái)設(shè)計(jì)為主，驗(yàn)證為輔的陳舊思想。

參考清華大學(xué)魏少軍教授在2017年SEMICON大會(huì)上的講稿內(nèi)容，我國(guó)在2020年的芯片設(shè)計(jì)從業(yè)人數(shù)需求將從現(xiàn)有的13萬(wàn)人急速增長(zhǎng)到28萬(wàn)人，而全國(guó)高校每年培養(yǎng)的各類集成電路人才還不到1萬(wàn)人。這中間的人才數(shù)量差距對(duì)于高校人才培養(yǎng)和企業(yè)用人單位都已是嚴(yán)峻的問(wèn)題。在這么大的人才資源挑戰(zhàn)面前，2015年國(guó)家教育部發(fā)布了關(guān)于支持有關(guān)高校建設(shè)示范性微電子學(xué)院的通知，其中包括9所高校建設(shè)示范性微電子學(xué)院，17所高校籌備建設(shè)示范性微電子學(xué)院。在提高教學(xué)質(zhì)量、擴(kuò)充從業(yè)人才的同時(shí)，該通知要求加快培養(yǎng)集成電路產(chǎn)業(yè)急需的工程型人才，建立學(xué)院新型用人機(jī)制，鼓勵(lì)教師潛心育人并主動(dòng)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)合作，聘請(qǐng)一定比例的企業(yè)專家授課或擔(dān)任指導(dǎo)教師，引進(jìn)國(guó)外高水平專家，建立一支由專職教師、企業(yè)專家和兼職教師組成的師資隊(duì)伍，推動(dòng)示范性微電子學(xué)院國(guó)際化發(fā)展。

同樣也是在2015年春季，我應(yīng)西安交通大學(xué)微電子學(xué)院梁峰教授的邀請(qǐng)，為集成電路專業(yè)的碩士研究生開(kāi)設(shè)了“SoC系統(tǒng)驗(yàn)證”英文課程。同年，應(yīng)西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院史江義教授的邀請(qǐng)，為集成電路專業(yè)的碩士研究生開(kāi)設(shè)了“SystemVerilog芯片驗(yàn)證”課程，到現(xiàn)在已然度過(guò)三個(gè)春秋。隨著課程內(nèi)容體系的不斷打磨完善，以及每學(xué)期上百人的課程反饋，院方和學(xué)生都一致認(rèn)為應(yīng)該將這門課推廣到全國(guó)。因此在本書(shū)出版的同時(shí)，我也在積極同西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院對(duì)接，希望通過(guò)結(jié)合驗(yàn)證課程和本書(shū)的出版，在不久的將來(lái)通過(guò)中國(guó)大學(xué)MOOC（慕課）網(wǎng)可以讓更多集成電路相關(guān)專業(yè)的學(xué)生了解驗(yàn)證的知識(shí)，擴(kuò)大產(chǎn)學(xué)結(jié)合的影響。讓更多在校學(xué)生能夠接觸主流的芯片驗(yàn)證知識(shí)，同時(shí)也使得芯片設(shè)計(jì)企業(yè)可以獲得具備相關(guān)技能的人才，達(dá)到校企雙贏的目的。

響應(yīng)國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略是IC從業(yè)者的幸事。在與高校展開(kāi)校企合作的不久，我于2016年春季開(kāi)始計(jì)劃將驗(yàn)證課程做成精品課程，從高校教育出發(fā)來(lái)影響芯片行業(yè)對(duì)驗(yàn)證崗位的認(rèn)識(shí)，并且為企業(yè)輸送合格的工程類人才。為了配合這一計(jì)劃，我創(chuàng)辦了“路科驗(yàn)證”的技術(shù)訂閱號(hào)。我創(chuàng)辦這個(gè)訂閱號(hào)的初衷一方面是為了督促自己能夠定期地輸出文章，另外一方面也是可以從驗(yàn)證技術(shù)文章中早一點(diǎn)獲得讀者的反饋來(lái)修正本書(shū)內(nèi)容。在2017年夏季，本書(shū)的所有內(nèi)容完成，有賴于張國(guó)強(qiáng)先生的引薦，我得以與電子工業(yè)出版社簽訂著作出版合同。不過(guò)與計(jì)劃有點(diǎn)出入的是，此書(shū)原本是計(jì)劃在2017年秋季面市的，這可以為我的學(xué)生們提供配套的驗(yàn)證課程教材，也是為了給我的女兒大蒙慶祝生日。結(jié)果由于企業(yè)項(xiàng)目的壓力和對(duì)出版過(guò)程的樂(lè)觀估計(jì)，一直將此書(shū)延遲到了2018年的春季，以至于我的二女兒小蒙已然半歲了。

路科驗(yàn)證訂閱號(hào)在2017年秋季校招期間發(fā)布了一篇文章——《面對(duì)這份2017年的IC應(yīng)屆薪資表，我真想再畢業(yè)一次！》，引起了驗(yàn)證從業(yè)人員的廣泛評(píng)論和轉(zhuǎn)載。這篇文章也讓即將從事驗(yàn)證的大學(xué)生們認(rèn)識(shí)到國(guó)內(nèi)IC行業(yè)的朝陽(yáng)形勢(shì)。我相信，只有正確引導(dǎo)大學(xué)生對(duì)驗(yàn)證的認(rèn)識(shí)，才可能在未來(lái)讓這些從事IC行業(yè)的精英們將驗(yàn)證的重要性銘記在心，而不論他們將來(lái)進(jìn)入設(shè)計(jì)崗位、驗(yàn)證崗位又或者是項(xiàng)目管理等其他崗位。

面對(duì)日益復(fù)雜的芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)和IP的高度集成方式，驗(yàn)證的重要性日益突出。驗(yàn)證工程師們不再僅僅掌握某一種工具或者某一種語(yǔ)言就可以確保芯片的功能正確。他們需要掌握多種工具和多種語(yǔ)言，并且在項(xiàng)目環(huán)節(jié)中需要選擇合適的工具和方法才有可能滿足緊張的項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)和復(fù)雜的設(shè)計(jì)功能要求。同時(shí)，功能正確也不再是芯片的唯一指標(biāo)，在移動(dòng)化時(shí)代，芯片的低功耗和高性能兩大要求也被擺在同樣重要的地位�？梢哉f(shuō)，驗(yàn)證工程師即使掌握了十八般武藝，還需要將它們靈活應(yīng)用，最終才能做好芯片的“守護(hù)人”，為高成本流片掃清障礙，降低流片的風(fēng)險(xiǎn)。

驗(yàn)證工程師的經(jīng)驗(yàn)提高得比較快，這與他們從事于近似軟件代碼編寫(xiě)的工作性質(zhì)有關(guān)。驗(yàn)證工程師可以通過(guò)快速訓(xùn)練、試錯(cuò)并且再糾正來(lái)提升經(jīng)驗(yàn)。基于這一背景，近些年驗(yàn)證方法學(xué)一直借鑒軟件開(kāi)發(fā)的手段，不斷地在提升驗(yàn)證效率。這也意味著在接下來(lái)的時(shí)間，驗(yàn)證行業(yè)將因?yàn)榕c芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜度不斷加大的效率代溝而需要不斷推出新的工具、語(yǔ)言和方法學(xué)來(lái)提升其效率。驗(yàn)證崗位的知識(shí)“半衰期”要比同行業(yè)的其他崗位更短，驗(yàn)證工程師因此需要保持不斷學(xué)習(xí)的心態(tài)來(lái)武裝自己。同時(shí)對(duì)于高校畢業(yè)生，驗(yàn)證崗位的招聘要求也將不斷提高�？梢灶A(yù)見(jiàn)到是，將來(lái)的芯片設(shè)計(jì)行業(yè)需求矛盾在于，需要數(shù)量巨大的驗(yàn)證工程師來(lái)為芯片質(zhì)量保駕護(hù)航，但日益提高的崗位技能要求又使得高校無(wú)法很好地培養(yǎng)驗(yàn)證人才。相比于設(shè)計(jì)工程師，驗(yàn)證工程師是更趨近于工程型的人才，因此如何能