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系统与设计
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解决硅实现中的三大挑战

多晶片技术是半导体设计生产力的下一个重大进步。

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要深入了解当前的技术挑战,最好的方法就是将行业专家聚集在一起,分享经验和建议的解决方案。硅实现——设计和制造当今复杂半导体的能力——是一个不缺乏挑战的领域。对最佳功率、性能和面积的追求,以及第一次合适的硅的交付,需要创新的解决方案来设计和验证复杂的芯片。

就在几周前,Synopsys赞助了硅实现技术峰会介绍和讨论芯片开发的三个关键领域所面临的挑战:

  • 转向多晶片:统一和整体的解决方案,集成不同的工艺技术,以推动超越摩尔的实现
  • 节能设计:满足性能目标,同时在热约束环境或需要延长电池寿命的情况下保持能源消耗在控制范围内
  • 可靠性、弹性、安全性:健壮的设计和验证实践、场景测试以及对标准的遵守

从芯片供应商、系统开发人员和学术界的思想领袖组成的小组,分别对这三个主题进行了深入介绍。第一个环节由Synopsys的Shekhar Kapoor主持,他表示多晶片技术是半导体设计生产力的下一个重大进步。他引用了一个已发表的片上系统(SoC)设计的例子,该设计通过使用混合键合技术互连模具,将单个模具转移到异构3d堆叠实现,从而将芯片制造成本降低了近一半。

Kapoor强调,成功的多模具设计需要许多电子设计自动化(EDA)工具的创新,并将其链接到一个整体的系统级流程中。最后,他讨论了Synopsys能够高效成功地构建、设计、验证、验证、构建和测试2.5D/3D芯片的解决方案。

这个演讲之后是小组讨论从行业角度看多模设计时代的到来与会者来自博通、Deca Technologies、英特尔、三星和Ventana Micro。小组成员提出了四个主题:

  • 缺乏可伸缩性、内存带宽和较低的成本正促使设计人员采用多模芯片
  • 多模设计支持单模分解和多包集成
  • 统一的芯片、封装和系统协同设计和协同优化是加速优化设计的必要条件
  • 跨生态系统的协作和通用标准的可用性对于加速多芯片的成功至关重要

Synopsys的Solaiman Rahim在节能设计环节的一开始就表示,根据设计比例和摩尔定律,在节能方面“再也没有免费的午餐”了。他展示了一张发人深省的图表,图表显示,按照目前的趋势,计算能源需求将在30年内与世界能源产量持平。在电网已经接近容量的情况下,这将使系统过载,除非电力消耗大幅减少。

芯片行业可以在节能设计方面做出重大贡献,但拉希姆博士指出,一些因素使这项工作具有挑战性。他认为,电力行业在功率分析和优化方面需要“左移”。这使得在体系结构和微体系结构阶段都可以进行功率探索,有效地实现低功耗设计技术,并实现准确的功率签到。他还讨论了Synopsys软件驱动的节能设计解决方案如何提供这些功能。

下一个小组的题目很有争议能源效率提高1000倍:这和芯片有什么关系?来自Datapelago、Intel、NVIDIA、SiFive和Synopsys的专家提供了他们的观点,从人工智能(AI)应用的无处不在,到边缘/云权衡如何影响功率。

大部分讨论都围绕着补充演示中提到的“左移”和“右移”,尽可能将电源决策延迟到运行时。动态电压和频率缩放(DVFS)、硅生活方式管理(SLM)片上监视器,以及确定“尚未编写的软件”的代表性工作负载的挑战,都被认为是实时动态调整功率的原因。

可靠和安全的硅在整个生命周期的文章介绍了论坛最后部分的关键问题。他研究了一些检测并在可能的情况下纠正随机硬件故障的方法。这些方法包括传统的方法,如奇偶校验位和内存错误检测和纠正方案,以及关键安全寄存器的自动三重模块冗余(TMR)插入。

Cron通过讨论SLM解决方案(如PVT和嵌入在硅中的路径裕度监控器(PMM) ip)所发挥的重要作用,了解了右移概念。这些ip使SLM分析能够在现场故障发生之前发现芯片的老化影响和其他弱点。它们还可用于捕捉可能由于特洛伊木马激活或其他安全漏洞而导致的异常行为。他介绍了Synopsys SLM解决方案,并展示了如何将其与实现流程绑定以获得最大影响。

许多相同的主题在由Arm、微软、恩智浦和斯坦福大学的思想领袖组成的小组中得到了推进。从立场声明中可以清楚地看出,问题有许多方面:可靠性、弹性、安全性、安全性、可靠性、可用性和可服务性。小组成员指出,pmm可以在任务模式下在现场进行连续芯片测试,反映实时条件并补充传统制造测试。他们还做了一个有趣的循环,回到论坛的开始,指出多模分解可能会打开或暴露模之间连接的安全攻击点。

这三场会议的内容都很广泛,深入探讨了几个关键话题。其中的信息比一篇博客文章所能概括的要多得多。幸运的是,谈话和完整的小组会议都有录音可用按需观看。我们邀请感兴趣的读者了解更多关于可靠性、弹性和安全性、节能设计以及转向多模的信息。



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