使便宜的设计

虽然EDA行业倾向于关注前沿的设计,在设计成本是总成本的一小部分产品,电子行业有很长的尾巴。沿着尾,成为更重要的设计成本总成本的百分之一。

许多设计是传统上使用标准部件,如微控制器,但爬到边缘设备的额外的复杂性物联网需求增加,超出了简单的微控制器提供更多的计算能力。

标准部件的原因不再提供一个可接受的解决方案填充列表,继续增长。在许多情况下,设计要求定制内容减少电力消耗。设计也需要更高水平的可靠性或提供额外的安全超出标准部分。

今天,许多的部分不会因为经济学的设计建造的。整个半导体市场增长多少钱如果设计变得更便宜?这并不意味着降低成本的工具;它意味着提供更大的生产力,即使这意味着放弃一些else-such区域。

图1:胚根端胚乳对总成本的影响。来源——美国国防部高级研究计划局工艺

这个问题是DARPA变得足够重要开始的几个项目(电路实现更快的时间尺度)下2015年工艺伞。他们的愿景是“大幅减少壁垒国防部使用定制集成电路使用先进CMOS技术,同时保持高水平的性能在这项技术承诺的力量。”

当前国防部技术是基于标准的部分,再次指向负阻元件成本低体积零件是禁止的。程序看着从加州大学伯克利分校的项目如BOOM-2 RISC-V中心作为证据的概念。六个研究生设计了一个25米晶体管设计6个月使用语言和技术早在2014年就不是目前部署在传统的EDA流动。

相比之下,最近的nVidia芯片,据报道,8000名员工。“没有多少企业能承担得起,”布赖恩•鲍耶指出工程主任HLS群导师,西门子业务。“即使对于大容量芯片,负阻元件成本对每个人来说都是失控。压力来自无处不在。”

试图减少非经常工程(负阻元件)并不是什么新鲜事。“年初以来客户拥有的工具/双元模型,有连续驱动减少设计成本,”蒂姆·维特菲尔德说,副总统的战略手臂的嵌入式和汽车业务。“从高级设计语言的《盗梦空间》(Verilog/硬件描述语言(VHDL)),逻辑合成显著的进步,提高设计质量,提高生产率,最终降低成本。”

一个也可以看看巨大的生产力,使手臂和其他IP供应商。但这些成果让我们到今天,我们需要更进一步。

关注前沿
传统上,它的尖端设计支持工具开发。“虽然重点是很大的账户,我们也有一个巨大的长尾的账户正在寻找更低的成本和更高的生产力的解决方案,”戴夫Pursley说,产品管理总监节奏。“他们不能把大量的人力资源,他们需要找到一个更好的方法。”

鲍耶同意,但也表明,在所有情况下这可能不是健康。“公司目前的优势仍然是那些最影响的工具EDA。这可能是一个问题。我们训练我们的工具去尖端的公司,然后让其他行业使用这些工具。有机会来提高这一过程。有少一点压力,比如当你远离前沿领域。它没有意义的花太多的时间来优化相对于负阻元件的东西不贵。”

抽象
几乎没有分歧抽象是任何改进的核心。“提升抽象的水平是有意义的,硬件方面和软件方面,“Pursley说。“当你这样做,你是写更少的代码,这意味着更少的验证,和你也有代码更加可重用的跨代。”

但采用抽象已经停滞的一大部分。“虽然自动化和抽象的水平明显高于20年前,复杂性也显著增长抵消的一些进步,”菲尔德承认。“廉价的设计和发展方向是,似乎更加重视高层抽象设计,但如果我们可以关闭之间的差距设计描述和功能验证,可实现硅的东西,有可能更广泛采用。”

高级合成
一个明亮的区域高级合成(HLS)。“HLS允许抽象设计,已经成为许多公司使用的一种技术,”指出射手。“我们也看到了一个新类的感兴趣知识产权这是一个可重构。每个人都想要设计重用,但如果你有重新调整的IP每次你直接芯片或者去一个新的流程节点,在路上。HLS有机会,因为大多数人不愿意创新在总线接口,所以可以工具使您能够通过一组连接的IP接口和大会照顾吗?”

大多数用户HLS使用它来创建优化的解决方案。HLS,您可以创建多个实现,你可以看看,性能和面积从一个描述,“Pursley补充道。“那么,你得到的生产力,但你也得建筑探索的好处。总是假设你会放弃一些东西,如性能、权力或区域。面积相当于直接成本。内部的转换工具通常意味着你不必放弃任何PPA。你做什么要放弃是你正在使用的方法。你放弃一些控制。”

有例子的使用HLS tapeouts使得一些非常快。“我们花了四个月从规范到tape-out,”大卫·加勒特说硬件的副总裁Syntiant。“前两个月的设计周期,我们使用高级合成生成多个实现的每一块,包括速度、面积,和权力的估计为每一个逻辑综合。这使我们努力权衡决策优化SoC的数字之前把它通过GDS的RTL流。”

改善流
标准接口的使用是一种技术被越来越多的公司采用。“将会有一个倾向开始朝着易于使用的接口,这样可以很容易地在一个更高的水平变化,“Prashant Varshney解释说,集团董事,产品管理,导师,西门子的业务。“然后,工具的集成和自动化将是首选,这是新兴市场,我们看到的那些想要从一个高级的抽象和自动工具做事情,而不是他们必须加强IP流的每个阶段。”

半弹性拼图的想法与一组固定的接口是一个战略行业越来越多地采用。“为了让它完全即插即用,无论我做什么我能插入所有这些组件,你必须照顾,设计是通过使用握手延迟不敏感等,“Pursley指出。“如果你愿意做,一些公司的生产效益,那么您可以使用的方法。”

然而,Pursley提供了一个警告。“人类还想看看他们是否可以删除三个摆脱失败的握手。”

再次,问题可能是由专注于前沿。“我们意识到培训前沿设计只是给你一个扩展的特性集,“Varshney补充道。“虽然这些可能适用于其他的设计,你需要更多的东西。例如,设计在180海里只使用三层路由,你永远不会看到先进的应用程序。然而,这要求你管理资源不同,诸如全球路由引擎必须调谐不同。”

还有一个大低容量和尖端设计之间的区别。“当你有一个尖端的客户,你让他们接近设计关闭,他们非常高兴,“继续Varshney。“他们让人们坐在那里准备做最后一英里。但是当你去其他类别的客户,他们有一个人做整个芯片。如果你有一个刚果民主共和国或违反,他们认为这是一个错误的工具。期望是非常不同的。这将创建额外的EDA工具要求自动化在更大程度上比过去正在做些什么。”

机器学习被视为一种技术,可以帮助弥合分歧。“我们希望在一个方向,用户可以把学习从所有的尖端设计,将它们应用于较小的几何图形或以上,或降低卷设计,“射手说。”,今天是一个手动过程,机器学习可以帮助——让我们看东西绊倒的模式工具或工具链,开始理解并解决它们。今天,预计在每个主要的一步,人类有一个限制的工具,必须做出改变或调整。”

在机器学习已经看到一些价值。“在设计自动化过程中机器学习将成为更重要的是,和手臂已经利用机器学习技术来加快功能验证,”菲尔德说。“这些技术将帮助合成和物理实现,并有可能使按钮路线最优PPA权衡。”

但一个障碍越来越胚根端胚乳成本的减少。“不管你是什么样的公司,每个人都将执行验证,”指出Pursley。“如果你让验证更快,这是伟大的,但这不会降低成本。他们将花费尽可能多的需要,希望他们可以花更多的钱。总是有更多的事情要做。这并不是一个固定成本,但它的。”

然而,有验证和HLS有关的优势。“什么变化在验证方面,你可以做更多的验证在更高的抽象层次,“Pursley补充道。“HLS允许您在C或做更多的验证SystemC。确保你投入系统的其余部分是正确的。”

Chiplets
另一个有前途的方向是直接重用艰难的IPchiplets的形式。“如果你看看通用的知识产权,如应用程序处理器或微控制器,这些都是那些高度优化从架构层面,“Varshney说。“实施完成的方式挤压过程的所有节点。所以,有空间让这些通用IPs硬化,会有一个市场。”

可能有很多优化可能在现有流程节点。“我们会看看这个行业可以解决在一个节点上足够长的时间,这样的投资变得值得,“射手补充道。

一些公司正准备它。“考虑先进的芯片封装技术以及三维集成电路叠加哇,等所有的变异信息,等等,”说Magdy Abadir,负责营销的副总裁Helic。“成本的主要推动者、大小和性能优势的这些技术只能实现工具的帮助下,可以分析之间的电磁耦合相互作用的金属层,再分配层和包装结构非常接近。”

但是其他流程优化也是有可能的,特别是当考虑领域特定应用程序。“大多数设计包括大型螺旋电感,”Abadir补充道。“重大面积缩小可以通过移动这些大电感的人口路由地区和电容器银行。工具必须确保没有明显的电感和其他结构之间的耦合将导致下面。”

图2所示。VCO折叠例子实现显著的面积缩小。来源:Helic。

长尾上吗?
DARPA项目接受的程度,没有简单的解决这个问题,否则已经实现。然而,大学和工业项目表明,使用不同的工具和方法,可以创建复杂的设计在一个合理的时间表。

DARPA的大问题是,如果有足够的钱来支持工具的发展目标体积小的产品。“会有足够的小物联网企业长期保持这种怎么样?”鲍耶问道。“我不确定,但今天有。有一个巨大的投资小公司做机器学习和物联网。所以今天,推动支持他们。”