LP加速发展

权力是一个限制因素在所有设备这些日子,虽然大多数行业已经见过这个未来几个过程的节点和一个接一个的电池寿命有限的移动设备,电源问题仍然是一个进展中的工作。

不管有多少进步——已经有大量的工作领域的多个电源领域,黑硅,动态电压和频率扩展,更好的材料和工艺有所改善,但永远不会足够。总有添加更多的功能,更多的泄漏问题应对,动态以及静态和更多的能量,需要保存从低电费更好的油耗的汽车。

“某些非常尚未解决的问题,如低功率、兰迪·史密斯,负责营销的副总裁超音速。“我们只是进展不够快,我们不会得到我们所需要通过过程的变化。研究表明,大部分的电能节约来自架构,但我们没有一个标准化的工作方式。”

这样的声明有很多部分,如预期的那样,人们赞同某些部位,而不是其他人的。很少有人质疑如果开发已经足够快,它可能是自然总是想要更多。很明显,依靠端改进不再是足够的,我们必须扩大用于功率优化的方法。“低功率不是解决问题,但这是可以解决的,如果接近正常,”普拉萨德说,设计技术的副总裁eSilicon。”的实现电源管理在一个集成电路需要多方面的解决方案生成技术,知识产权、设计技术和方法。”

持续发展的后端
做了大量的工作在流程方面减少权力。这是缩小尺寸的副产品,但很多这是一个故意对权力的浓度降低。“流程低功率技术已经取得了长足的进步,“Vinod Viswanath指出,研究和开发主管真正的意图。“在早期,一个低功率的过程通常意味着20%的冲击性能。这不再是可接受的,工艺改进提供一些标准电池的选择对各种性能不同的阈值电压,功率和密度权衡。”

“我认为CMOS平面技术的收缩与漏打他们的限制权力,”玛丽安承认白色,产品营销主任星系设计平台Synopsys对此”,但即使这样ULP版本更成熟过程的节点,如55和40 nm,显示仍有可能引入一些储蓄。”

我们可以依靠流程技术多少?“这不是能够解决的只是做一个假设,这个过程将会解决它,”Paul Trayner说架构师的RTL电源产品有限元分析软件。”FinFETs减少静态功耗,因此只剩下动态功率,但还有很多问题需要解决功率降低有关。”

即使是制造技术的进步,可能仍然不能提供准确的数据的工具。“FastSPICE预测的力量和泄漏可能不匹配与硅数据一旦芯片从铸造,”布鲁斯McGaughy,首席技术官和工程的高级副总裁ProPlus设计解决方案。“在某些情况下,估计是40%以上。此外,跟踪电流是不可能在某些情况下因为基尔霍夫电流定律(氯化钾)通常是被FastSPICE算法。”

将会进一步提升过程中技术,但它仍然提供了一小部分可能的收益。“尽管这些进步,工艺不会交付所需的所有收益最优的低功率设备,“Viswanath说。“

图1:最大的储蓄来自哪里。

RTL优化
大量的时间和精力花在权力优化寄存器传输级(RTL)今天,尽管它缺乏严密性。”必然会带来创新,这通常意味着公司愿意适应他们的设计方法与先进的电力技术实现更多的储蓄,“说Synopsys对此白色。“他们倾向于找到正确的“食谱”实现这些储蓄。”从2014年全球用户调查,他们发现,被调查者倾向于简化和使用更少的电力领域,而使用的一到三个不同的电压领域增长了1.5倍。然而,权力门领域的数量也增加了1.5倍的平均现在关闭区域数量超过5。

Ansys的Trayner也看到一个特别的方法被使用。“没有标准的方式,RTL设计,但有技术标准化等时钟门控。这是一个标准的方法来降低动态功率虽然没有标准,每个人都知道如何去做。”

图2:延迟相关的各种节能方法。

权力分析,帮助设计师减少权力在其准确性是一致的,如果设计师决定实现时钟控制,添加逻辑的影响。“你不能实现时钟门控随机因为你需要知道如果添加额外的逻辑会增加你的力量而非减少,”指出Trayner。“准确、一致性是同样重要。”

功率降低Trayner指出,最初的方法是基于空闲向量。“你先设计一块使用功能向量。这里的问题是,他们不运动峰值功率或闲置的设备力量。你不会得到重要的权力减少试图优化峰值功率。你需要找出空闲时期。”

Trayner还指出危险与愚蠢时钟控制的应用。“如果你实现所有可能的时钟控制,最终你会得到一个完整的混乱在物理层面在时钟。”他解释说,你可能会发现时钟门控1000年或2000年的机会,但在权力分析你可能会发现,10%或20%的机会给你80%或90%的储蓄和其他生产电能节约但对时钟树综合造成负面影响。“有权衡,这使它重要,你有权力分析一致。”

“一旦RTL,我们做得很好,我们都挤压权力在漫漫长路的每一步,”克里希纳Balachandran说,产品管理总监节奏。“这个行业已经这样做,流动已成为非常成熟。”

RTL之上
一旦讨论RTL之上,有许多试图节省电力,但一些工具来帮助分析。高级主任哈维尔DeLaCruz eSilicon产品策略,列出了几个技术他的公司使用,涵盖广泛。“在建筑领域中,我们发现成功使用静态电压缩放、定制的低功耗内存和多个独立电力领域,仅举几例。提供的背后偏压FD-SOI技术也一直有效。利用新的接口和相关的知识产权,如宽的I / O、HBM和EHMB会有所帮助。”

Micro-architectural优化做的有一些工具的帮助高水平的合成,但即使在这里争论什么是重要的以及如何提供必要的工具和分析。“我们有工具,使人们做时钟门控但是有很多今天留在桌上的架构决策,”Mark Milligan说Calypto营销副总裁。“这是一个机会。”

许多高级的机会涉及软件和这就是事情开始变得模糊不清。“关键原因是一个最佳的和全面的电源管理解决方案不可能仅在硬件或软件,完成“Viswanath说。有一种强烈的需要一个包括RTL的协同底线,系统级,操作系统,编译器层,应用层规范权力的意图。我们需要所有的抽象层次的设计能够传达他们的权力意图最为优化的解决方案。”

有几个标准小组工作等问题IEEE 1801,IEEE P2415和IEEE P2416,但还有其他方面需要合并的问题。“你需要复合,板、包、芯片都在一个统一的观点,为了做一个完整的分析和识别热的热点地区,”指出Balachandran。

Trayner同意说与产品开发相关的学科已经支离破碎。“没有多少人重叠或相互作用,这样的人定义设备的外壳与任何工作产生的热量被电子产品。不可避免地有必要所有这些学科相互作用,这样热量,用动态功率消耗,传达到物理层,男人做电网完整性设计。“Trayner愿提供更多的例子今天失败的过程。“它需要成为一个过程,包括整个产品设计流。”

“运行软件使您能够获得现实的权力配置文件前,“Balachandran说指出的地方模拟发挥着重要的作用。”然后你可以识别模块的设计,可能会导致问题,你可以优化或改变但你仍然需要的所有工具,使下游成为现实。”

验证顾问Lauro Rizzatti指出一些并发症这一策略。“有两个方面的动态力量estimation-average功耗和峰值功率消耗。他们不是密切相关,事实上他们帮助芯片设计者做出不同的选择至关重要。评估平均能耗有助于建立最好的模具尺寸,选择合适的方案,选择电池尺寸和计算电池寿命。评估峰值功耗可帮助确定芯片的可靠性,电力rails对于峰值功率负载的大小,测量性能和评估冷却的选择。”

Rizatti还谈到了一些相关问题的标准和仿真。“行业标准是一个切换活动交换格式(赛义夫)文件用于测量和估计功耗通过跟踪转换活动。虽然看起来实用,它没有跟踪的时候或周期活动发生切换的总量。总值估计了一个细粒度的问题有利于评价平均功耗。”

“另一种方法是跟踪的时候或周期活动发生在行业标准快速信号数据库(FSDB),“继续Rizatti。“FSDB可以跟踪转换活动,确定峰值功率消费发生时,当有一个问题。不幸的是,FSDB文件是巨大的和花大量的时间来生成。更糟糕的是,它需要一个星期阅读分析。”

软件是很明显的一部分管理权力的关键。“但由于缺少电源管理的硬件/软件合作,“Viswanath说,“整个平台不能提前预测电力需求的应用程序,相反,必须执行电源管理反动地。”

Trayner看到不同的人会有不同的终极目标。“虽然活动是很重要的,对于一个给定的指标是能量函数。一些设计者可以选择执行活动尽快高时钟频率,然后进入空闲状态。”他指出,尽管在此期间平均功率高,整体能源可能不太,因为你可以在活动期间门。

它回来缺乏可用的信息,软件人他们为了知道何时关闭硬件。Viswanath指出,软件优化通常是保守的。“细粒度的动态电源管理软件堆栈的大部分增长将来自新时代力量。”

超音速一家公司积极追求好刮毛刀与最近宣布ICE-Grain power体系结构的优化。这有分布式控制体系结构,可以由硬件或软件事件。他们相信通过减轻应用处理器执行域控制、专用硬件将使更快的响应时间,使更多的优化成为可能。

结论
我们今天在哪里?”在早期的测试中,人们会争论谁有最好的故障模拟器,”Milligan说。“这并不是真正的问题。它告诉你坏消息但不是要做什么。当设计测试(DFT)工具出现测试问题已经解决了。权力将一样。今天是谁有最好的RTL权力分析工具,但这不是真正的答案。他们真的不会告诉你任何帮助。我们需要,设计师可以看看高级决策。力量分析是必要的和有用的只是问题的一部分。”

随着权力的问题变得更加难以解决我们今天使用的技术,人们将不得不开始寻找新方法。权力不是一个解决问题还有很多要做。