包含设计的复杂性与流行的IP

大约25年前,Carver Mead,超大规模集成电路系统设计的先驱之一,告诉观众一个技术解决quarter-micron设计的复杂性,他可以看到一个进化路径约130海里,但在这一点上,画面模糊。

闪着现在和我们在制造soc 7海里,和输出是真正了不起的设备驱动应用程序我们和米德无法想象。

但市场要求的设备成熟意味着增加了复杂性在实施这些令人兴奋的设计。在7和5 nm,周围的传统实现挑战诸如热的问题,功耗和时机往往升高和放大痛苦的方式。

在某些情况下,挑战是物理的来源。例如,在7海里,晶体管是大约30原子,分子和电介质层只是1到2厚。这些约束,没有太多犯错误的空间在设计或制造。

例如,如果你认为IR降(增加抵抗由于减少维度,布莱恩·贝利写道之前在这个网站)是一个问题,现在甚至棘手。

魔鬼在细节中
传统电网需要改变他们使用标准单元库的体系结构。逻辑的挑战在7/5nm妥善管理标准电池和电网之间的交互。的日子,你可以建立一个电网不考虑标准的细胞。标准电池的体系结构必须符合电网实现;因此,电网必须选择基于逻辑架构。这种交互必须加上一个足够紧网格支持IR降,你想要的。IR降和电迁移问题将几乎不可能解决如果你互动和规范没有被正确地从一开始就占了。

如果你认为位置是限制性的,现在是更复杂和耗时。有些事情你甚至不看到你的地点和路线的工具,因为他们在抽象层没有建模视图中使用的工具。你看不到他们,直到接近磁带,运行最终的刚果民主共和国。在制造这些层产生影响,但他们没有建模或占标准SoC实现流动。突然,他们有这些影响,但你看不到他们直到最后。这可能导致pre-tapeout迭代和项目时间表应该计划。

为了说明复杂性的增加,考虑到在28 nm, LEF技术文件(模型库交换格式,路由层)大概有70行。16/14nm节点的中位数的两倍,在7海里,这增加约230行。

提供另一个例子,考虑实施一只手臂Cortex-A76 CPU,我们公司的新版本的处理器。Cortex-A76大约需要8 - 10小时合成四个cpu,和任何测试至少需要很长时间才能看到结果。地点和路线可以天。一个评价我们看到刚刚placement-optimization阶段超过30小时,独自和clock-optimization阶段采取另一个30小时。当然,这一切取决于设计,其约束和cpu的数量被用来实现运行。

上市时间的压力
所有这些复杂性意味着公司上市时间窗口可以更具挑战性。在那些令人兴奋的设计工作的设计团队7海里,这是不可接受的。

Arm的解决这些棘手的问题一直是其成功的8岁流行的IP程序。手臂流行IP之间的桥梁Cortex-A CPU和硅工艺。优化的工匠Cortex-A处理器系列的物理IP解决方案,它提供了一个可靠的高性能或高密度实现解决方案,在一个给定的信封,这有助于降低技术和项目风险。

流行的IP支持多个配置,包括低功耗高性能,低功耗睡眠模式结合光和高性能快速缓存实例。紧密耦合的处理器核心和流行的IP产品开发给设计团队最大的灵活性来优化性能,最低的权力,或任何组合。

流行IP总是特定流程节点优化和细分市场(高端移动Cortex-A76流行的IP)。所以,每个流行IP提供独特的好处。Cortex-A76和DynamIQ技术的微体系结构是新的许多设计团队,和先进的流程节点呈现新的实现挑战。流行的IP有助于确保生产率的增加新cpu回荡在实现团队的生产力。

手臂流行IP已经使笔记本类性能在7海里soc基于Cortex-A76使设计师有机会把时钟速度过去3 GHz 3.3 GHz权力信封内今天的大众市场的x86处理器的一半左右。流行的IP增值在四个主要方面:

1. 加速投放市场的时间
2. 降低了实现的风险
3. 提供可预测的PPA
4. 为处理器配置提供了灵活性,物理IP和实现方法

流行的IP解决实现挑战在先进的几何图形设计团队经验。前面,我提到了日益严格的设计规则,每一个新的流程节点。7海里,有额外的布局规则,通过连接的新风格——通过梯子和明确的想法的颜色要求更新物理IP和设计工具。EUV进程将有自己的挑战,影响物理IP和工具,和流行的IP继续提供解决方案。

克服实现挑战
流行的IP的一个独特的特性是完全在幕后。内部的手臂,我们能够开始早期处理器试验与物理IP和流行的IP方法同时对新内核。这个迭代开始流也受益于部门之间的协作,EDA供应商,和铸造过程团队。这部分生态系统和我们的共同努力导致改进核心,工匠物理IP, SoC的实现方法和过程本身。

开发和实现的结果学习内部的手臂是交付给设计团队作为流行的IP的一部分内容:在用户指南和参考脚本支持最终实现。

当米德提出他的过程演进的四分之一世纪前,预测消费者购买无绳和早期手机、数码相机、笔记本电脑、传呼机等等。此后的基于ip的设计却持续不减,开车经过180海里28日16/14,现在7海里。在某种程度上,帮助我们将这些离散设备集成到一个:智能手机。同时,持续的创新和设计实现了物联网等市场,自主车辆和AI / ML-based刚才来现场的应用程序。

流行的IP有助于解决实现挑战新的核心,新工艺和新的实现方法。它可以翻译大量CPU计算到硅和使设计更加优化和高效的计算周期,同时减少投放市场的时间的挑战,如果你的设计团队的SoC独自所有。

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