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优化基于noc的设计

进一步优化RTL重分区,从交叉棒互连切换到noc。

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半导体发展目前正处于一个由新技术和新方法结合驱动的快速发展阶段。将多种功能组合到片上系统(soc)的技术在复杂度上持续增长。数据中心、机器人、ADAS和人工智能/机器学习(AI/ML)等细分市场的新技术的快速发展导致了新型soc的出现。这些领域的设计需要最大限度地兼顾功率和性能效率。设计人员发现,片上网络(noc)提供了满足这一需求的使能技术,并正在加速远离交叉互连技术。

许多设计团队正在从交叉互连过渡到noc,以减少拥塞,简化时序关闭,并优化目标带宽和延迟。切换到基于soc的互连可以帮助设计人员更好地优化日益复杂的soc。但是,仅仅是这样的转换就会留下进一步优化的机会吗?正如许多大型soc的建造者所发现的那样,答案通常是肯定的。此外,NoC技术可以进一步优化RTL重分区。


物理设计的RTL重构:最小化块间电缆长度(上图),最大化基台连接(下图)。

留下了什么?

交叉开关是围绕着高度连接的线路和逻辑构建的,这些线路和逻辑很难或不可能通过紧凑布局中可用的狭窄通道解开。当这些连接变得更加复杂时,这往往会迫使设计区域扩大。noc类似于网络,分支很容易穿过狭窄的空间,因此不太可能迫使区块分开。

但noc只能在平面图中街区之间的间隙允许的范围内进行优化。如果间隔不够大,要么这些块必须被分开,以为宽互连留出足够的空间(增加面积),要么互连必须围绕中间的块路由(增加延迟)。如果可以减轻这些限制,就可以取得进一步的成果。

RTL实现

功能块是互连路由的天然屏障,并受RTL层次结构的限制。在物理实现中,它们在大小和纵横比上有所不同——从大到小,从方到长和薄。较大的块会产生更多障碍,而过多的小块则会限制物理合成以优化逻辑的机会。找到最佳的平面图解决方案需要反复试验,但项目进度会限制专门用于此的时间。设计师需要灵活地通过拆分或合并功能来调整块边界,以找到更有利于互连布局的解决方案。

物理设计工具可以做到这一点,但RTL层次边界是有限的。为了进行分割实验,必须在RTL中进行手术改变,这是可能的,但具有挑战性。考虑将一个块分成两个,将块合并到一个新的层次结构级别,或者将一个块从其父块中分离出来。这些在概念上都很容易描述,但实现起来很复杂。

导线/总线必须在块内部的RTL和上一层重新拼接,并且必须创建或删除端口。必须小心捆绑、引线和撤销更改。对于如何处理这些情况,通常有多种答案。实现团队在实验中尽其所能,但由于时间表的限制只能做一些试验。

另一种避免在障碍物周围运行互连时增加延迟的方法是让它通过块,允许相邻的块通过基台直接连接。物理设计工具可以支持添加简单的引线。NoC结构可以随着设计的发展而重新配置,这可能需要在每次物理设计过程中重新启动。避免这种开销的一种方法是通过类似的重新分区功能在RTL中定义前导。

自动重新分区

自动化重新分区任务是显而易见的解决方案,Arteris IP具有这种能力,并已在许多客户中得到验证。如果需要,这项技术可以支持每天多次通过。设计团队仍然会对每一代进行等效性检查。即便如此,这种自动化方法也比手动方法容易得多。了解更多在这里



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