EDA设计芯片用的互动演示系统及方法

技术领域

本发明涉及EDA技术领域，尤其涉及一种EDA设计芯片用的互动演示系统及方法。

背景技术

芯片设计本身是一个代价很高的过程。即使经过了60多年的发展，也集成了越来越多的先进算法，芯片设计仍然是一个周期非常长、过程非常复杂、对设计人员专业度要求很高的任务。芯片制造本身的高额费用也加剧了对于芯片设计的要求。通常整个芯片设计流程，从立项到最后交付流片，中间涵盖了逻辑设计、电路设计等复杂过程，大致需要1-1.5年的时间，需要包括系统设计人员、芯片设计人员、芯片开发人员、芯片验证和测试工程师在内的多名专业人员紧密地协作开发。

芯片设计离不开电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)工具，EDA本身属于中国亟需突破的“卡脖子”技术。芯片设计流程的每个环节都对应有可实现特定设计功能的EDA工具，从这个意义上来说，芯片设计流程也属于EDA工具的使用流程。

芯片设计处于集成电路产业链上游，其中自主可控EDA工具的可用性和成熟度对芯片设计产业的可持续发展起到至关重要的作用。芯片设计的复杂性决定了EDA工具的多样性，对于专业芯片设计人员来说尚且不能对EDA工具样样精通，何况对没有芯片设计经验的普通人员。中国目前面临集成电路全产业链人才严重短缺问题，如何快速培养相关人才成为亟待解决的问题，首先要解决的是构建芯片设计产业人才成长的生态土壤，这离不开高质量的科学普及。

目前还没有一种通俗易懂的方法向集成电路产业链相关人员、希望学习芯片设计的技术人员、青少年和普通公众普及芯片设计方面的技术知识，学习相关知识的渠道主要是书本和网络的静态信息，无法进行互动和可视化演示，也不能针对薄弱环节进行针对性强化学习，学习周期长，枯燥乏味导致学习效果差，对构建相关人才快速成长的生态土壤极为不利。

因此，有必要提出一种EDA设计芯片用的互动演示系统及方法以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种EDA设计芯片用的互动演示系统及方法，用以改善现有无法进行互动和可视化演示EDA设计芯片内容的问题。

本发明提供了一种EDA设计芯片用的互动演示系统，所述系统包括：

演示内容存储单元，用于存储关于EDA设计芯片的演示内容；

演示内容播放单元，用于播放和/或展示所述演示内容；

操控单元，用于根据用户的演示控制指令，从所述演示内容存储单元调取用户所需的演示内容，并控制所述演示内容播放单元播放和/或展示所述用户所需的演示内容。

在一种可能的实施例中，所述系统还包括：

芯片设计环节展示模型，为实体模型结构且包括芯片设计的各个环节层，所述环节层用于播放和/或展示当前所述环节层的模型展示内容；

所述操控单元，还用于在所述演示内容播放单元播放和/或展示目标环节层对应的演示内容时，同时控制所述目标环节层播放和/或展示所述目标环节层的模型展示内容。

在一种可能的实施例中，所述系统还包括：

互动信号感知单元，对应所述芯片设计环节展示模型设置，所述互动信号感知单元用于探测用户对所述芯片设计环节展示模型的手势操作位置，并将获取到的手势操作位置信息发送给所述操控单元；

所述操控单元，还用于解析所述手势操作位置信息，得到所述手势操作位置对应的目标环节层，控制所述目标环节层播放和/或展示所述目标环节层的模型展示内容，同时控制所述演示内容播放单元播放和/或展示所述目标环节层对应的演示内容。

在一种可能的实施例中，所述互动信号感知单元可以为测距雷达、红外摄像头等。

在一种可能的实施例中，所述芯片设计环节展示模型为实体模型结构，所述环节层从上到下依次为芯片架构及功能模块设计环节层、芯片前端设计环节层、芯片后端设计环节层以及芯片制造、系统级设计及封装环节层。

在一种可能的实施例中，所述系统还包括：

采集单元，用于采集声音信号；

处理单元，用于对所述声音信号进行处理，得到声音数据；

识别单元，用于对所述声音数据进行语音识别，得到用户的演示控制指令。

在一种可能的实施例中，所述系统还包括：

自动播放单元，用于获取自动演示的用户控制指令；

所述操控单元，还用于根据所述自动演示的用户控制指令，控制所述演示内容播放单元播放和/或展示所有的所述演示内容。

在一种可能的实施例中，所述系统还包括：

单项播放单元，用于获取目标环节层演示的用户控制指令；

所述操控单元，还用于根据所述目标环节层演示的用户控制指令，控制所述演示内容播放单元播放和/或展示所述目标环节层的演示内容。

在一种可能的实施例中，所述演示内容播放单元可以为显示屏或投影仪。

本发明还提了一种EDA设计芯片用的互动演示方法，采用如上述任一实施例中的EDA设计芯片用的互动演示系统，所述方法包括：

启动互动演示系统；

响应于用户的演示控制指令，播放和/或展示所述用户所需的演示内容。

在一种可能的实施例中，响应于用户的演示控制指令，控制所述演示内容播放单元播放和/或展示所述用户所需的演示内容，包括：

响应于用户作用于芯片设计环节展示模型上目标环节层的手势操作指令，控制所述目标环节层播放和/或展示所述目标环节层的模型展示内容，同时控制所述演示内容播放单元播放和/或展示所述目标环节层对应的演示内容。

本发明的有益效果在于：用户可以根据自己的需要选择所需的演示内容，演示内容播放单元负责将这些演示内容动态地播放和/或展示给用户，不仅使学习内容更加直观，还大大提高了学习者的兴趣和参与度，实现了可视化、互动的演示效果。

附图说明

图1为本发明EDA设计芯片用的互动演示系统的示意图。

图2为本发明EDA设计芯片用的互动演示系统中芯片设计环节展示模型的示意图。

图3为本发明EDA设计芯片用的互动演示系统中芯片架构及功能模块设计环节层的示意图。

图4为本发明EDA设计芯片用的互动演示系统中芯片前端设计环节层的示意图。

图5为本发明EDA设计芯片用的互动演示系统中芯片后端设计环节层的示意图。

图6为本发明EDA设计芯片用的互动演示系统中芯片制造、系统级设计及封装环节层的示意图。

图7为本发明EDA设计芯片用的互动演示方法的流程示意图。

附图标记说明：

演示内容存储单元110；演示内容播放单元120；操控单元130；

芯片设计环节展示模型140；芯片架构及功能模块设计环节层141；芯片前端设计环节层142；芯片后端设计环节层143；芯片制造、系统级设计及封装环节层144；

互动信号感知单元150。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供了一种EDA设计芯片用的互动演示系统，参见图1，该系统包括：演示内容存储单元110、演示内容播放单元120以及操控单元130，其中，演示内容存储单元110，用于存储关于电子设计自动化(Electronic Design Automation，EDA)设计芯片的演示内容；演示内容播放单元120，用于播放和/或展示所述演示内容，演示内容包括视频、图片、文本等；操控单元130，用于根据用户的演示控制指令，从所述演示内容存储单元110调取用户所需的演示内容，并控制所述演示内容播放单元120播放和/或展示所述用户所需的演示内容。

在本实施例中，根据用户指令播放和/或展示视频、动画等多种形式的演示内容。操控单元130可以根据用户的演示控制指令，从演示内容存储单元110中调取用户所需的演示内容，控制演示内容播放单元120动态地播放和/或展示演示内容给用户，将来源于书本和网络等渠道的芯片设计静态信息转化为直观的动态信息，调动学习兴趣，提高学习效果。用户可以在学习过程中随时暂停、跳转播放其他演示内容，增加了学习的互动性和灵活性。用户可以快速找到自己需要的信息，并按照自己的节奏进行学习，提高了学习效率。通过动态、互动的学习方式，使学习变得更具趣味性和吸引力，增强了学习体验。通过通俗易懂的语言和多样化的演示形态，使得更多的人可以参与到芯片设计的深入学习中，降低了学习门槛。

在一种较佳的实施例中，参见图1和图2，所述系统还包括：芯片设计环节展示模型140，为实体模型结构且包括芯片设计的各个环节层，所述环节层用于播放和/或展示当前所述环节层的模型展示内容。所述操控单元130，还用于在所述演示内容播放单元120播放和/或展示目标环节层对应的演示内容时，同时控制所述目标环节层播放和/或展示所述目标环节层的模型展示内容。具体的，模型展示内容通过声光电等可视化形式进行演示，例如，播放目标环节层的视频、图片等内容，点亮对应设计环节所在层级。

在本实施例中，用户可以与芯片设计环节展示模型140进行直接互动，来选择不同的环节层进行演示，通过所述环节层播放和/或展示当前所述环节层的模型展示内容，使用户感觉像是真正置身于芯片设计的环境中，这种互动方式为用户提供了一个更加沉浸式的学习体验，增加了学习的趣味性，用户能够更加主动地参与到学习中，从而提高了用户的学习动力和参与度。

在一种较佳的实施例中，参见图1，所述系统还包括：互动信号感知单元150，对应所述芯片设计环节展示模型140设置，所述互动信号感知单元150用于探测用户对所述芯片设计环节展示模型140的手势操作位置，并将获取到的手势操作位置信息发送给所述操控单元130。所述操控单元130，还用于解析所述手势操作位置信息，得到所述手势操作位置对应的目标环节层，控制所述目标环节层播放和/或展示所述目标环节层的模型展示内容，同时控制所述演示内容播放单元120播放和/或展示所述目标环节层对应的演示内容。具体的，手势操作可以为挥手、指向等。

在该实施例中，通过对目标环节层进行手势操作，用户能够灵活地选择所需、感兴趣的目标环节层，在所述目标环节层、所述演示内容播放单元120同步地进行演示学习，直观化提升了演示效果，互动化提高了用户学习兴趣，提高了学习效果，使芯片设计环节层次化、设计步骤最小化，以便演示内容更深入、细致，使得演示内容通俗易懂化。

在一种较佳的实施例中，参见图2，所述环节层从上到下依次为芯片架构及功能模块设计环节层141、芯片前端设计环节层142、芯片后端设计环节层143以及芯片制造、系统级设计及封装环节层144。

在本实施例中，实体模型结构为用户提供了一个具体的、触手可及的学习工具。与传统的二维图像或虚拟模型相比，实体模型包括从上到下层次化的芯片设计环节层，能够为用户提供一个更加直观、立体的学习体验，有助于加深用户对芯片设计的理解。确保了用户可以从宏观到微观、从整体到局部地逐步深入学习。另外，层次化设计环节，能够进一步增强学习的层次性和深入性。

如图3所示，第一层为芯片架构及功能模块设计环节层141，在此阶段，芯片架构师根据需求设计芯片的框架及功能模块，包括自定义功能模块及使用成熟的功能模块，如高速串行计算机扩展总线(Peripheral Component Interconnect Express，PCIe)接口功能模块、低功耗内存(Low Power Double Data Rate 5，LPDDR5)功能模块、高带宽内存(HighBandwidth Memory 3，HBM3)功能模块、通用芯粒互连(Universal Chiplet InterconnectExpress，UCIe)功能模块等。

如图4所示，第二层为芯片前端设计环节层142，在此阶段，工程师使用硬件描述语言，用代码的方式描述寄存器转换级(Register Transfer Level，RTL)电路设计。设计完成后，需要使用EDA工具进行功能验证、逻辑综合，通过静态验证、形式验证、虚拟原型、硬件仿真等前端验证工具，在芯片设计早期发现设计缺陷和错误，这对于缩短开发周期、加快产品上市能够起到事半功倍的效果。

如图5所示，第三层为芯片后端设计环节层143，目的是借助EDA工具对电路进行可测性设计，布局、布线，确保各个模块满足时序和物理制造的要求，并进行时序优化、功耗优化，从而完成物理版图。针对物理版图，还需要通过EDA工具进行设计规则检查(DesignRule Check，DRC)、电气规则检查(Electrical Rule Check，ERC)、版图与电路图一致性检查(Layout Versus Schematic，LVS)等。

如图6所示，第四层为芯片制造、系统级设计及封装环节层144，目的是通过先进封装如芯粒(Chiplet)等技术，将不同的芯片集成到同一封装内，以实现传输速度、运算速度等整体性能的提升，这一阶段需要通过EDA工具完成所有层节设计之间互连的正确性验证，进行信号完整性分析、电源完整性分析等。

在一些具体的实施例中，所述互动信号感知单元150可以为测距雷达、红外摄像头等。较佳的，所述互动信号感知单元150位于所述演示内容播放单元120的上方，以探测用户的手势操作位置。

在本实施例中，测距雷达通过发送电磁波并检测其反射回来的时间来计算与物体之间的距离。红外摄像头利用红外图像识别来检测用户的动作。无论是测距雷达、还是红外摄像头等，都能够高精度地检测用户的挥手动作，确保系统可以准确地解析出用户的意图。与传统的触摸屏或按钮交互方式相比，这种非接触式的交互方式为用户提供了一个更加自然的体验，使他们无需直接接触展示模型或屏幕即可与之互动。互动信号感知单元150为用户提供了一个高精度、自然和非接触式的交互方式，从而进一步增强了学习体验和提高了学习效果。

在一种较佳的实施例中，所述系统还包括：采集单元，用于采集声音信号；处理单元，用于对所述声音信号进行处理，得到声音数据；识别单元，用于对所述声音数据进行语音识别，得到用户的演示控制指令。

在本实施例中，语音识别为用户提供了一种自然、方便的交互方式。用户无需使用物理控制器或触摸屏幕即可发出指令，特别是在双手被占用或不适合使用手势的情况下。语音识别速度较快，可以快速地解析用户的命令并做出相应的响应，提高了系统的响应速度和效率。通过引入声音信号采集、处理和识别单元，为用户提供了一个多模态、便利、个性化的交互方式，进一步增强了学习体验和提高了学习效果。

在一种具体的实施例中，所述演示内容播放单元120可以为显示屏或投影仪，显示屏可以为手机、电脑、平板等设备的显示屏。

在一种较佳的实施例中，所述系统还包括：自动播放单元，用于获取自动演示的用户控制指令；所述操控单元130，还用于根据所述自动演示的用户控制指令，控制所述演示内容播放单元120播放和/或展示所有的所述演示内容。具体的，所述自动播放单元可以为自动播放按钮，用户通过点击显示屏上的所述自动播放按钮，以触发自动播放。

在本实施例中，用户可以轻松地自动播放所有的演示内容，而无需逐一手动选择和播放，为用户提供了一个更加便捷的学习方式，节省了时间并提高了效率。自动播放功能可以帮助节省人力资源，因为内容可以自动播放，而无需专人进行操作或监控。通过自动播放所有内容，用户可以全面地了解和掌握演示内容的所有环节，确保学习的完整性和系统性。自动播放为用户提供了一个更加自动化、便捷和个性化的学习方式，进一步增强了学习体验和效果。

在一种具体的实施例中，所述系统还包括：单项播放单元，用于获取目标环节层演示的用户控制指令；所述操控单元130，还用于根据所述目标环节层演示的用户控制指令，控制所述演示内容播放单元120播放和/或展示所述目标环节层的演示内容。具体的，所述单项播放单元可以为单项播放按钮，每个所述环节层对应设置一个单项播放按钮，用户通过点击显示屏上的目标单项播放按钮，播放和/或展示所述目标环节层的演示内容。

在本实施例中，用户可以根据自己的学习进度和兴趣，选择性地播放特定的环节层。这为他们提供了一个更加灵活的学习方式，允许他们深入探索感兴趣的部分或跳过不感兴趣的内容，这种选择性播放功能满足了不同用户的个性化需求，增强了用户的学习体验，使用户更加专注于感兴趣的部分，并深入了解细节，提高了学习效率。单项播放为用户提供了一个更加灵活、高效和个性化的学习方式，进一步增强了学习体验和效果。

本发明的操控单元130是该系统的控制中心，有自动和互动两种操控模式，自动模式会从头到尾完整地播放一遍演示内容，在演示内容播放到相关芯片设计环节的时候，芯片设计环节展示模型140上对应的环节层会通过声光电等可视化形式(播放对应视频、点亮对应设计环节所在层级)进行展示。互动模式由用户的动作触发，用户通过在芯片设计环节展示模型140上目标环节层(不同的位置对应不同的环节层)进行挥手等手势动作，触发所述演示内容播放单元120播放和/或展示所述目标环节层对应的演示内容。播放时，所述目标环节层通过声光电等可视化形式进行展示。

具体的，芯片设计环节展示模型140的层级内容可根据前沿技术灵活扩展、更新内容，也可增减环节层或重新划分设计环节层。演示内容可覆盖芯片设计全流程，并可根据设计技术的发展进行动态更新。

本发明还提了一种EDA设计芯片用的互动演示方法，采用如上述任一实施例中的EDA设计芯片用的互动演示系统，所述方法包括：

启动互动演示系统。

响应于用户的演示控制指令，播放和/或展示所述用户所需的演示内容。

在一种较佳的实施例中，响应于用户的演示控制指令，控制所述演示内容播放单元播放和/或展示所述用户所需的演示内容，包括：

响应于用户作用于芯片设计环节展示模型上目标环节层的手势操作指令，控制所述目标环节层播放和/或展示所述目标环节层的模型展示内容，同时控制所述演示内容播放单元播放和/或展示所述目标环节层对应的演示内容。

本互动演示方法根据是否有互动信号分为两种工作模式，即自动模式和互动模式。需要说明的是，芯片设计环节展示模型的展示动作可设置为可选动作，也可在现有实物基础上进行功能拓展，以便互动演示效果更好。下面结合附图7，对自动模式和互动模式的原理进行解释说明。

1)将芯片设计流程分成多个设计环节，将每个设计环节分为多个设计步骤。

2)判断是否有互动信号，包括：用户作用于芯片设计环节展示模型上目标环节层的手势操作指令。

3)若无互动信号，按照芯片设计流程顺序播放演示内容，播放到相应演示内容的同时在芯片设计环节展示模型上对应环节层播放对应所述环节层的模型展示内容。

4)若有互动信号，从互动信号中解析出需要播放的设计环节/设计步骤内容B和/或需要展示的内容Z，播放内容B和/或展示内容Z。

虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。