维护权力在10/7nm概要文件

详细了解功耗现在是一个必备的电子设计10 nm和下面,把更多的压力不仅SoC验证以确保设备工作,但符合预算。

作为的一部分,完整的系统必须运行在一个现实的方式——在系统级设计和验证团队时看功率的影响在硬件/软件验证。但最好的方法涉及的变量和担忧。

首先,可能会有一个特定的功率预算要求,如电12小时的视频播放,在热或给定的性能极限。也可能是担心开发底层电源管理软件的过程力学和验证硬件。

“第一关心的是权力/热建模问题,并运行一个完整的系统与实际用例之间重要的是不可能的,这取决于系统的复杂性,“观察阿什利·克劳福德权力架构师和杰出的工程师手臂。“有断裂下来的方法,以提高抽象高很多,硬件/软件联合仿真和非母语英语课程方法,这可能产生不准确但仍然有用的答案。关键是使用尽可能高的抽象,让你你需要知道什么。”

第二个问题是关于运行软件,它是有意义的从左移位的观点以及验证活动,他说。“让易处理的硬件可以在更高的抽象建模RTL和场景可以只关注需要验证的机制,用例结束。”

“当我们认为权力的配置文件的我们认为大多数现代芯片的功耗,“说总裁Sancheti,高级营销主任,验证小组Synopsys对此。“这是实际的软件,有多层,但在梗概级别的电源管理软件,最终推动力量。如果你想想驱动电源管理软件,它实际上是操作系统或上面的层。最终归结为系统上的你在做什么itself-playing游戏,打个电话,不管应用程序可能会结束。下游,你所做的一切都是最后的手段。人们想知道的是什么,当运行一个应用程序,这意味着什么设备上的功耗以及如何确保它仍在正常操作条件对所有不同类型的应用程序。”

图1:过热的手机屏幕上。

这未必是一个新的需求。但是近年来发生的变化是设计团队的数量认真的想做点什么,特别是在连接软件应用程序的配置文件。“这不是可有可无的,它是设计势在必行,“Sancheti说。“你不能把芯片而言,除非你做了些管理你的力量。”

同时,软件未交付的一部分芯片公司10年或15年前。“今天,你不仅仅是提供硬件,”他说。“你也提供完整的软件堆栈。所以在某种程度上已经成为一个问题,你必须解决芯片制造商。如果你提供的电源管理软件以及芯片,然后你有责任确保你真正优化软件设备功耗特征。”

这对设计方法具有重大意义。传统的权力分析侧重于短期窗口,运行power-critical失踪事件的风险可能发生当芯片暴露其真实流量,根据Preeti Gupta, PowerArtist产品管理主管有限元分析软件。

在这里,早期可见性力量和热真实应用程序的配置文件,如操作系统启动或高清晰度视频帧,可以帮助避免昂贵的权力相关的惊喜在设计流程。

今天在高涨是使用专门的硬件,比如一个模拟器,可以模拟以更高的速度,使分析基于真实应用程序成为可能。

“然而,逐周期运行功率分析的实际应用程序可以计算密集型和需要数周活动,呈现与高效的流活动甚至不切实际的模拟器的权力转移分析工具,”Gupta指出。“使用专门的高性能RTL引擎基于大数据处理技术和现代数据架构,可以生成一个精确的每循环功率配置文件很长向量。这些可以运行几个数量级的速度比传统方法,早期发电数据,因此它可以为有意义的和及时的设计决策采取行动。”

进一步,快速每循环分析可以计算能力概要文件操作系统启动一夜之间由数百毫秒的数据。“启用报道在现实的活动场景,快速RTL权力分析也可以执行一个全面分析的签名设计敏感的安全攻击,你可以识别模式和块需要优化平滑轮廓,”她说。”能够快速运行成千上万的RTL向量与数百万周期的活动还确定峰值开关电源(di / dt),这可能会导致大功率噪声。通过指导分析power-critical活动窗口,从电源噪声可以减轻设计失败的风险。RTL芯片当前概要文件基于真实应用程序活动也使早期和准确的合作设计的芯片,包和董事会。在系统级功耗可以对热性能有直接影响。理解能力概要文件在现实生活的模拟可以帮助您确定的时间和地址的区域最消耗的设计力量,反过来导致热的问题。快速力量配置文件在长时间也很有用的低频电流特征模型包和董事会以及高频芯片电流瞬变。”

时间就是一切
关键是要尽早得到这种力量的数据,因此它可以采取行动,这意味着在系统级理想。

“权力配置文件总是在上下文的场景和系统级软件,”Frank Schirrmeister称高级集团董事、产品管理系统&验证小组节奏。“还记得拆机报告的年龄吗?他们权力图表说,在启动过程中,这是权力配置文件是什么样子。在视频解码,这就是功耗的样子。“当然,我可以处理的最大功耗从芯片的角度来看,和热的角度来看,。但是,当我在一个移动设备,或当我插入的动力设备,我需要观察热限制。然后所有的连接到场景。虽然我为100%计算,那么多,我可以这样做。””

这就是智能电力特性适合的工具。他们可以帮助优化特定权力的SoC信封。“上层的权力信封有概念的物理限值器发挥作用,例如当芯片说如果我超过这个机制电力消耗然后我需要节流否则处理器GPU会烧起来,”Schirrmeister说。

已经有一段时间,特别是在移动领域,工程团队的组件可以推到极限开关,还不热。”上有热传感器连接到电源管理芯片,它扼杀了权力,拒绝在硅电压,或关闭组件以确保温度然后力量仍然是有界的,”蒂姆Kogel解释说,解决方案架构师Synopsys对此的验证组。“但它不只是硬件。这就是软件实际上是使用硬件的特性。硬件开发人员认为这所有的他们提供低功率特性时钟门控,功率控制,电压频率扩展,但最终可以归结为软件可以利用这些功能如何,决定了你可以让你的力量。”

从技术角度来看,验证设计的操作在功率预算,首先必须消散热量,提醒贾米尔河,一位在Synopsys对此解决方案组。”,包装是昂贵的,如果你坚持要更高的功耗宽容意味着你要花很多钱在包装。”

因此,验证在顶层的芯片非常棘手,他强调。“假设你有一个iPhone或一个星系或其中的一个系统。有很多功能的那些你能做的实用程序和应用程序。你可以谈论和检查你的日历和发送消息,所有在同一时间。[,]有一个使用概要文件的设计师。同时,因为快速的周转时间,这个芯片是许多设计团队的整合。每个设计团队有一定的功率预算,他们有一定的堆栈的硬件、固件和软件。然后,在系统层面上,有人将这些块来自这些团队和运行验证系统或SoC水平,假设某些利用形象。”

如果一个错误发生在这一水平,这是一个大问题,川说。“假设,而流媒体视频,这是一个高频率频道,你不会有其他功能可用。但一些错误的电源管理,或在电力领域方面,这种情况不会发生,有一个论点和其他一些高频通道仍在。然后芯片的功耗会导致过热和关闭。的验证系统,或系统的芯片顶部水平谁的水平集成整个街区每个街区都有其硬件、固件和软件堆栈是棘手的一部分。”

另一方面,系统用户将从稍微更广泛的角度看这个。“他们会说,‘我不仅芯片,但我需要处理整个系统,”“节奏的Schirrmeister说。“在这种情况下,他们会谈论显示器的能耗,外部记忆是什么消费,这是所有与系统级仿真。我得到多少事务的记忆,和从能耗的角度这是什么意思?随着时间的推移,不仅是实力的重要方面。它也是热。我希望能够从热的角度确定是否我实际运行处理器连续一段足够长的时间,以及是否摆脱能源设备的能力会限制它,一遍又一遍闹钟的铃声,说,“你太热了。慢下来或关闭这些处理器在这里。”

在系统级,级别的集成更加复杂。“部件来自不同的供应商,不同的设计团队,不同的软件栈,等等,”川。“谁把他们从某种权力概要和一定使用概要,这也是非常重要的。他们做出某些假设,因为如果你做最坏的假设在你的验证向量的利用率,你会发现没有解决方案。从本质上讲,任何作品。系统级别越高的集成,你越难有一个全面的测试,将确保你是在功率预算覆盖使用配置文件,并确保不同功能之间没有竞争,会导致失控的权力。”

大的变化
鉴于维护权力的巨大影响形象,这不是一个意外,正在发生重大变化。

“我们正在经历一个产业转移如何做分析,探索力量,和权力分析,“让-玛丽•深色说,模拟营销主管部门导师,西门子业务。“这是一个从传统规范。在大公司做半导体器件,产品营销团队,组织工程。通常产品营销团队之间的交互和工程组织规范。这些年来,他们说,‘性能、大小、速度,哦,顺便说一下,力量。的问题是,他们的终端客户不买芯片或半导体选择的决策规范了。大约5到10年前的概念基准参考真的爆炸了。这是非常新的和预先为移动多媒体、少一些。为移动多媒体,非常有趣的是特别为权力和功能行为——尤其是对权力——他们不再谈论testbench。他们不再谈论测试规范testbench匹配规范。他们都在问,‘如果你跑AnTuTu 5.7.1, GPU图形基准GFXBench 4.0吗?这些应用程序正在运行非常特定功能的半导体在非常特定的模式非常接近真实应用程序。”

把权力从这需要一个系统,有多个概要文件特性。今天,有三个选择:模拟、仿真和FPGA原型。考虑到所需要的帧数运行这些基准,模拟消除因为它运行太慢。虽然FPGA原型可能会跑得很快,它不足够深入设计。

因此,深色的强调模拟是适当的平台因为RTL或抽象视图的设计正在运行,“和你会到一个完整的软件堆栈。那些GFXBenches软件栈。我们谈论很多的周期,和你需要什么东西的速度和力量来处理完整的芯片。当你像这样的移动多媒体芯片从高通Snapdragon,这是一个非常大的芯片。“让权力配置文件,设计仿真器,操作系统启动,运行应用程序-基准。设计是在模拟器上运行时和应用程序被调用时,所有的网都是追踪的交换活动,从而导致一个活动图波形。

虽然十大半导体公司可能接受这种方法,其他人仍然使用经受了时间考验的电子表格作为权力配置文件。

电子表格将包括各种角落,如模拟什么角落,角落关注什么。“这涉及到的知识和经验,因为角落,我们描述的数量急剧增加,”川说。“在过去,我们经常去fast-fast,慢慢的,”和“典型”,但现在最坏的电容,坏的阻力,等等。有些角落不能同时发生。”

这意味着如果描述在一切坏的情况下,它会杀死的收益率,并没有解决这个问题,他解释说。“另一方面,如果你不做所需的所有guardbands电迁移,自动加热,你可能错误的速度,或者你可以拥有的电迁移一个严重的问题。这就意味着失败,所以权力配置文件是一个电子表格覆盖每一个角落。功率密度是多少?功耗是多少?某些电迁移的通过/不通过是什么限制?”

虽然仍然可以通过多种方式创建和验证配置文件,确保它是可thorough-is至关重要。