专家在餐桌上:功率预算

低功耗工程与巴里Pangrle坐下,解决方案架构师在导师图形为低功耗设计和验证;卡里的下巴,低功耗技术营销主管在Synopsys对此解决方案;维克Kulkarni RTL业务单元总经理在Apache设计解决方案;马特•克莱恩首席工程师对权力和广播在Xilinx应用;总裁兼首席执行官和保罗·范·Besouw Oasys设计系统。以下是摘录的谈话。

简述:也是路线图指出推进功率预算的严重问题。我们如何解决呢?
下巴:我们想要谈论功率预算在尽可能高的水平。你有更多的杠杆影响权力越早可以解决这个问题。你想看看这个问题尽可能远的建筑周期。这是功率预算的关键。另一个问题涉及到我们如何接近具体细节。在验证和测试方面我们讨论向量驱动测试。的权力的情况在细节层面上,但不是在更高的水平。我们需要更好地理解的操作模式是什么,我们如何进入这些模式,标准,如何指定权力意图,影响从硬件到软件栈,包括固件、中间件、操作系统,所有的应用程序。应用软件本身有一个很大的影响在电力设备。我们需要能够煮到硬件和满足中间。
克莱因:静态功耗90海里后一直是一个重要因素。因为它的过程与温度有关的,它会影响事情的芯片被用于齿条有限的气流。我们看到热和权力是非常重要的,每一代比的建议也是我们走得更远。我们不得不减少这些流程的选择和其他技术。但是当我们开始降低静态功耗考虑动态功率。当我们成长的核心FPGA越来越大你可以有更多的切换。这就是权力的优化技术。我们投资于post-synthesis功率优化通过SPICE-level时钟门控。一旦你处理所有的事情,你还剩下I / O的力量。你要看看你可以做什么与体系结构,以及如何处理。 It’s a multi-pronged approach between static, dynamic and I/O power.
Pangrle:很多驱动功率预算的目标市场是芯片。如果你看看高性能微处理器的服务器,他们超过了150瓦的范围。如果你看手机你可能仅限于1瓦特。有广谱,对于每一个有很多网络应用程序。如果板上你可能看总共17瓦。是什么驱动系统的总成本,包括包装和你将如何酷。与高级服务器,如果你开始超过一定水平开始看液体冷却而不是使用空气和风扇来冷却。

简述:一度甚至球迷认为异国情调和过于昂贵,对吗?
Pangrle:是的,这是正确的。所有这一切都归结到成本,在90海里我们看到一个真正的泄漏电流和静态功耗产生重大影响。当数字手表第一次出来他们在9伏特和静态功耗运行,实际上是不存在的。阈值电压很高,你甚至没有考虑到这些。当我们得到低于100海里去1伏特。即使你看28 nm制程,名义Vdd仍在0.85到1伏特的范围,所以我们失去了扩展。如果我们遵循摩尔定律和翻我们每个芯片新技术在每一个节点,但每个设备的能量没有被减半,这造成了一些实际问题。我们需要更高层次的优化和硬件和软件之间的权衡。
范Besouw:权力的制约因素从小型设备到机顶盒满足性能目标。这是一个非常复杂的过程在确定多大的权力将会分发给每个小块。如果你有数以亿计的盖茨,意味着你有数百块。但是当你分配权力并不是均匀地分布在芯片。非常依赖于每个块的功能。你不知道,直到你去放置太多的权力是如何被使用。你想做优化,高水平的建筑水平。你想设计这个芯片级,不是在低水平,但还有另一个问题。你需要的细节。你需要知道什么。 That will determine how you implement RTL. It depends on the power requirements, and that impacts timing and placement. It’s a very connected problem. You want to make the right decision at the RTL level, but you need accurate information for placement. Floor planning, in turn, has an impact on timing closure and the timing characteristics, which includes the use of voltage islands. It’s like putting a 3D puzzle together where the shape and size of the puzzle is constantly changing.
Kulkarni:是有区别的经典摩尔定律消费和摩尔定律期望。趋势是对摩尔多”或MtM,创造了电力需求预算。的摩尔定律扩展晶体管和过程几何图形是由时间和性能。MtM路线图显示这个问题不仅仅是ICs。这也是3 d堆叠ICs。当你看到所有的新平板电脑和智能手机我们看堆叠ICs。预算的权力是加剧了MtM法律,这是现在接管。摩尔定律将继续,这是摩尔的更多。”也有“摩尔多的MtM。我们看到,在移动市场,100%集中在权力和噪音。 OEMs are defining a power spec at RTL and then asking chip vendors to bid for it. The chip vendors need to define a band of accuracy for power all the way through post synthesis, clock re-synthesis, block placement, placement and route, and then dynamic voltage drop. Power budgeting came about as an emerging challenge. You need to make sure you can deliver the 5 watts maximum that the customer is asking for. But you have to be careful because you also can create voltage drop issues downstream on a PCB once everything is signed off. How do you predict that with the right stimulus management?

简述多少仍然可以保存在合理的成本在2 d吗?
克莱因:我们认为有很多离开了房间。我们花越来越多的时间在每一代寻找方法来节省电能。有很多唾手可得,你不一定认为有。即使在动态功率区域唾手可得。我们实现细粒度的时钟控制,智能软件在post-synthesis级别可以利用。设计师也可以做到pre-synthesis。有很多人还没有完成,有很多货。我们也建立了空间到28 nm流程。我们有大量的部分我们可以提供在一个较低的电压,这使我们能够降低动态功率20%只是基于电压的平方。然后你仍然可以师硬块,而FPGA软逻辑将会更好。 Because we’re coming from the FPGA space, there is significant improvement.
Kulkarni:我们发现有显著的房间在RT级别。在移动领域,我们发现一个成熟的设计师做了所有他可以四核设计。在特定的模式,有三个核心关闭且只有一个运行。但他发现在这些核心热点当他们不应该运行,所以他进一步的调查。事实证明,动态能力,四个signals-data的关系,时钟,启用和经济学进行重新思考还要追溯到没有完全关闭。数据是循环。功能验证显示没有问题。形式验证显示没有问题。但这三个核心消费无用的权力。他一旦发现问题,就动态功率减少了22%。 But there is no single button to push for that. RTL debug is becoming a way of finding those problems. That’s not really low-hanging fruit, though.
Pangrle:很多你抚养的是客户是有功功率管理。可以构建到他们的流动,这是它可能会被验证。您可以创建断言来捕捉这些信号。人们会发现增量的方法来提高从RTL级,但真正的进步将从系统的角度看待它。