性能和权力在7/5nm权衡

半导体工程坐下来讨论功率优化奥利弗国王,首席技术官Moortec;若昂Geada的解释,首席技术专家有限元分析软件;恐龙Toffolon,工程的高级副总裁Synopsys对此;布赖恩•鲍耶的工程总监导师,西门子业务;Kiran Burli、高级营销主管手臂的物理设计团队;锦Kittrell、高级产品管理组主任节奏的数字和签收;萨曼萨德尔,产品营销副总裁IP核Rambus;首席执行官和阿明Shokrollahi Kandou。以下是摘录的讨论。本文的第一部分,点击在这里。第二部分是在这里。

SE:哪里安全适合的功率和性能方程?有绝对的资源开销,对吧?

萨德尔:是的,这是一个风险和成本之间的权衡,可以考虑作为一个金融或动力费用。你愿意的安全风险,成本远远超过增量权力?这绝对是一个权衡,但随时讨论权衡,安全风险压倒担忧权力。这并不改变权力和地区的担忧,但如果你看看任何复杂的SoC今天你会看到有一个指定区域进行编码与安全有关。有很多架构,即使fpga,你有一个安全处理器,必须与主处理器分离,这绝对是一个区域的影响。总是有压力,减少影响,但风险因素通常覆盖这些担忧。

Kittrell:毫无疑问这是内置在现代系统,从云边缘你的手机,因为太多有价值的数据是一切,现在要传输的数字。这是成本的一部分,人们来到时断时续。这也是一些建筑变化的动力,因为他们可能有上一代的解决方案,没有处理安全性。也许处理器没有安全协议,现在他们已经升级到别的东西。他们正在看如何改变他们的架构,即使有一个长期的处理器——特别是对于单片机类型设计——他们会保持连接。安全绝对是一个驱动力在所有这些设计。

Geada的解释:你为安全支付一个点球,但通常最合理的尺寸设计的安全系统的一小部分开销。有一个点球,让它绝对安全的逻辑时序和侧信道攻击,但我不认为这是一个权衡。这是你必须要有现代系统。你需要设计。和实际处罚当你看完整的系统的角度来看是足够小,这是徒劳的,忽略它。今天有很多侧通道。信息可以通过感应方式泄漏,它可以通过热泄漏,签名,监测电压,和时机攻击。

SE:你能构建系统将随着时间的推移是安全的吗?

Shokrollahi:人们喜欢chiplet方法的原因之一是,他们想要创建一个处理芯片今天今天的问题,也许后来取代,与另一个芯片,解决明天的问题。在电力方面,我们需要一种远远超出EDA软件。所以EDA帮助我们设计的芯片。但如果你正在寻找一个更大的系统,我们也需要软件系统模型和这些芯片的互连方式,共同解决具体问题。我们还有很长的路从chiplets的推出,其中一个原因是,缺乏这样的软件。如果有人想产生一个罗马数字,他们不知道这些东西如何一起工作。如果一切都是在同一芯片上,有一个EDA工具。但在一个包不存在。还有一个问题谁来供应这些芯片。

Burli:这个十字架的可靠性,已成为一个非常大的交易。如果温度升高,电阻变大。如果阻力上升,那么新兴市场(电迁移)开始成为一个问题。然后你开始把利润和扩大金属。这就是为什么,当你开始考虑可靠性、老化,新兴市场,以及其他所有的事情,你需要开始考虑如何保持较低的热预算。温度是你最大的敌人。你需要大量的传感器,以确保您可以监视系统非常好,你可以动态地做一些事情,在走,要么你改变时钟频率,或者你可以把电路给你一些提高电压,这样你就可以减少IR降之类的。感觉是很关键的前进。

SE:当我们开始分解成最先进的节点和先进的包,我们开始遇到了各种各样的影响,我们不需要处理在过去。所以电磁干扰和权力相关噪声在每个人的搁置了很长时间,但没人真正担心它们。我们如何处理这些问题?

Geada的解释:一个方法是使用数字双胞胎的物理实体。我们能够与交互组件模型大型系统,你只模型的所有必要的细节小chiplets,而对于其他你可能模型他们一路下来。你离开我们的抽象。我们有能力模拟各种交互,比如当我核激活和改变从一个模式到另一个。当我并行转换器而记忆是这样做吗?所有这些实际上是相当简单的模拟。

Toffolon:电磁,电磁耦合和老化需要一种微妙的平衡。关键是有一个坚实的设计方法,因为任何一个单独优化本质上是一个死胡同。如果你试着大小设计应对最坏的EM限制,没办法你要打击你的力量预算。或者如果你尝试和空间设计,减少电磁耦合效应,最终你会有更大的时钟块之间的路由,这将打击你的力量预算。这就是为什么重要的是要了解如何平衡任务配置文件,这样你不过度设计,以及如何在电路中添加冗余可能交换设备在不同的路径如果年龄,它可以分解。一般来说,如果你设计电路老化没有记住- - -我的意思是设计老化,不仅模拟老化,你确保你所有的时钟停止,所以他们在电路应用常见的压力——这些都是基本的东西,你需要真正设计到你的方法有任何试图优化这些参数。

SE:其中一些东西是运动的,,对吧?所以它被用于一个特定的用例以特定的方式或为特定的应用程序。

Toffolon:对,这就是固件和软件控制phy真正发挥作用。例如,很多宽,平行die-to-die链接是积极监控老化和做常数回环测试链接检查功能。在很多情况下他们也添加冗余,所以他们会加入冗余通道,例如。提供一些康复提供一个致命的失败,甚至在某些情况下,在包装机械故障。你可以做原位回送测试,检测失败,和交换冗余巷。

鲍耶:关键是确保可以解决问题的人知道它。有很多数据整理的这个过程。在一个极端的例子,假设你有一位建筑师在MATLAB作出决定,将打乱你的功率预算或造成沟通问题,因为他们完全没有意识到这些问题。要么需要更好的工具集成和更好的自动处理这些事情的能力,或者有一些改善喂养这数据回系统人或工具可以解决它们。感觉每一个新的一代,或每个流程节点,你有10更多令人担心的事情,没有人知道或处理过。

Geada的解释:这是一个挑战。当你设计一个芯片有tb的数据生成,并且很少会详细分析。人们看着顶部成千上万的路径,或者他们看热点,但很少有系统能够观察整个设计整体和做大规模的分析,试图找出模式。大多数EDA工具不方便你推论和机器学习。“也许这是一个变种的设计,我做了三次。我遇到的问题是什么,开始表现出症状之前吗?‘你真的需要一个平台,便于为事情没有做大规模的设计分析已经事先准备的软件,可以做客户端。你需要客户方大规模分析,可以看看这些tb的数据,给你有意义的信息,你可以养活一个建筑师。地球上没有办法,EDA,坐在自己的办公桌上,可以预见到所有这些问题。这是东西发生在客户端。 And you need to have tools and capabilities to do large-scale analytics and give your designers, your architects, some actionable items they can actually deal with.

王:我们这里很多谈论芯片设计,以及如何把所有的利润得到最好的一块硅,这是非常昂贵的。你想要所有的利润没有,或接近它。芯片然后出去到田野,总的来说,除了少数例外,它不再是真正相同的系统的一部分。设计它的人也不知道在1年、2年、5年,或十年,芯片真的是如何执行的。这是很少并入系统。然后在另一方面,当你制造芯片,你知道当你得到一个死的是它通过了晶片验收测试。这是一个好的晶片。但如何好吗?这是一个非常好的晶片,还是不太好?一些分析和生产测试期间有些人将本部分。 But how much of the margin is there that you you’ve left on the table, even at the point where the chip goes out the door from from the fab? And then, when it goes into the into the field here, what do you do from there? Some of the developments that we’re going to start to see are about being able to make use of that. You can’t necessarily do it today through designing differently, because you don’t know that data yet. You have to have chips that have been in the field for a decade to see how well you did with your original objectives. But what you can do is build chips that adapt, either through voltage scaling or various dynamic effects like that. We’re going to see a lot more analysis of chips in the field, especially in data centers, but also in consumer spaces. There is just too much cost involved to leave all that margin lying around in various places.

Kittrell:很多客户谈论的是数据分析和老化。如何预测老化?他们从铸造获得一些指导,但这取决于使用模型,所以他们仍有很多自己判断。有很多冗余建,为了防止老年软弱之前这些芯片的时间。有很多的数据,没有谷歌,就像互联网。倾倒在不同的地方,所以有analytics-centric环境是很重要的客户。我们得到的反馈是如果你能收集数据并将其存储在一个特定的方式,然后得到他们可以构建这些应用程序的顶部。这将是理想的解决方案。如果他们有这些系统的倍数,所有需要在一个框架组合在一起,绑在一起的行业标准接口和集成到产品生命周期管理。很多时候,产品生命周期管理开始当你正在设计系统,比如当你把PCB在一起。 But whenever you’re first designing the RTL or picking out IP, those beginning steps are important parameters, as well. So we’re seeing increasingly complex power problems, but we’re also seeing some amazing deliveries, on schedule, for really, really difficult designs. 7nm hasn’t been out that long and Nvidia just announced its A100, which is an enormous chip. To do this on schedule requires this type of insight to tie everything together.

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