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达到功率预算

为什么权力仍然是一个问题,如何将变得更糟,能做些什么。

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今天在芯片设计相关的一切权力是一个巨大的交易,只是越来越大。

会议在每个新节点功率预算变得困难,但它也变得困难的新应用领域现有的节点。因为这是一个大问题权力现在被认为是在许多市场竞争优势。这也是技术最困难的一个方面的设计控制和维护整个设计流程。

“传统的后端,不再implementation-focused技术可以实现所需的电能节约经常power-critical市场,“Shrimal Saurabh Kumar说,高级低功耗技术导师图形

与过去不同,有一个好的规范不再是足够的。设计和知识产权这些设计中使用,还需要能胜任能力,但这仅仅是个起点。所有这一切必须交付的全新的特性,更多的连接,在包装和价格点吸引到特定的细分市场。也要做在一个紧缩的市场在测量窗口和一定程度的一致性。

”项目需要知道这个在设计的早期阶段,,目前没有好的量度来验证它,“Shrimal说。“重要的是这些权力资格指标设计和IP,这样总功率预算可以实现在一个可预测的时间,所以公司竞争实力可以决定怎么做。”

今天是很常见的测量或资格IP使用各种结构和质量功能覆盖指标。但Shrimal表示,应对挑战,工具应包括资格设计对权力的一种方式。需要包括绝对权力消费,这是今天完成的,以及电源冗余或耗散功率在设计。

“理想情况下,这个数字(耗散功率)应该是零,”他说。“这种度量和资格都将帮助设计师的生产力,通过指向他们,以及如何解决这个问题,并知道是否设计有能力满足预算。它不再仅仅是传统的游戏时钟门控以节约电能。RTL设计师需要改变设计的多个方面,登记,组合,时钟树,内存——解决问题的力量。只有这种方法将他们知道足够早在设计循环,他们站在实现功率预算和项目按时、按预算交付。”

这远远不是大多数芯片制造商和IP供应商今天。

“只是达到预算的权力仍然是一个挑战,”罗德梅特卡夫说,产品管理组主管节奏。“世界上所有的移动设备今天,力量为主导的一个典型设备的规范,它越来越咄咄逼人。人们在低功耗设计越来越好,但总是有更多的挑战。他们总是觉得他们可以改善。考虑权力的工具确实得到了很大的提升,和我们今天得到的结果比几年前。但我们能做得更多吗?是的。和用户积极朝着那个方向。”

所有主要的EDA和IP供应商非常清楚的问题。芯片制造商在移动领域也是如此,电池寿命仍然是一个大问题。芯片制造商在其他市场逐步认识。

“我们继续推动表现积极,但功率密度仍然麻烦,一如既往的当务之急,我们有一个处理对权力(和热)管理在我们的平台上,”艾伦·吉本斯说权力架构师Synopsys对此

因此,更多的可见性提供了硬件和软件设计师在设计流程的早期权力行为的平台,更大的机会来满足这些激进的预算,他解释说。“试图正确预算权力小姐在设计流程上是不可能的,唯一的方法,有成功的机会从一开始设计能源效率。”

培训要求
工程团队越来越比过去更正确,但每个人都同意还有很多改进的空间。

“行业网络,传统上集中于性能和功能,没有电力的方法,采用“Preeti Gupta说,RTL产品管理主管有限元分析软件。“这并不是说今天没有电力的方法,他们可以定义功率预算和试图实现他们通过各种低功耗技术可用,但权力不是大不了的即使是现在。它仍然非常二级或三级。”

在移动和物联网等领域,它是一个不同的故事。例子:英特尔本月发布了一份完整回忆高峰的基础健身手表,可引起皮肤烧伤。

“这甚至不是一个网络设备,古普塔说。“这是一个手持设备,他们怀疑的部分监测心跳不断燃烧,造成皮肤烧伤0.2%的这些设备。但这仍是一个庞大的数字。”

这引出了一个问题的设计团队认为这个设备的电能和热能。

“预算是众所周知的,”她说。“这是3瓦的手持设备。我们都知道。这是一个典型的例子的力量预算是恶化的每个交谈很多复杂的技术。我们增加很多复杂的操作模式。你真的能模拟组合多少?”

扩展与权力
更糟糕的是,大多数芯片比上一代有更多的晶体管。虽然比例越来越困难,特别是在最先进的节点,并不是每个人都在这些节点。和这些公司期望继续扩展至少一个或两个节点。

Dennard扩展,我们不得不脱落,你的晶体管数量翻了一番,但晶体管之间的平均距离变短,因此电容会下降,”说,首席技术官超音速。“你会改变电源电压,所有这些事情都应该在它不花费你更多的精力做增加的工作量。的电容坏了是什么电线停止扩展线性与导线的宽度,因为电容的贡献的线变得更加比平行板电容。所以电容方面扩展停止帮助。”

而无法继续按比例缩小的电压。

“他们试图规模,但然后泄漏开始成为一个大问题,”Wingard说。“我们失去了在三种不同的方式。我们不能规模的电压。时的电压,漏电成了一个大问题。和我们不能规模的电容,它应该的方式。由于所有这些原因,这意味着集成更多的功能和使用功能,完成上升的力量。”

越来越积极
以物理学为大限制器扩展,唯一的选择是让更积极地管理能源。但也会有问题,因为它需要更多的设计时间减少用电,和大多数芯片制造商说,上市时间是目前最关心的问题。

至少部分,可以处理从方法论的角度来看。“考虑和为电力在设计流程的早期,不要忽略它在任何时候,“说Synopsys对此长臂猿。“权力建模的灵活性,和相关的EDA工具,一个有效的节能系统设计方案是提供了设计团队,以缓解电力预算挑战。”

有新途径探索提供更多的标准化方法,。这并不容易,因为权力的场景是独特的设计和用例。

Wingard指出,基本设置技巧,可以用来减少和/或权力的能量很好理解,因此它不是有基本的技术缺乏了解。”问题是,哪些应用,应用它们,通常如何应用它们,也许最重要的是,当你在做设计的过程中做的决定你会应用它们吗?”

这是有趣的部分的挑战所在。“我们试图将问题尽物理允许,但我们认识到,这取决于你在哪里来自应用程序的特征,你过去做过的事情——今天你可能不相信,你需要这咄咄逼人。或者,你可能不会感到舒服做这样的工作。这就是为什么这个插入其他设计过程,设计流程,后端工具,是如此的重要。”

超音速都集中在添加更多的粒度为电源管理限制的力量浪费在空闲的时候活跃的力量。其他人正在增加粒度上台域,结合,在近门槛等技术性能,身体正向和反向偏压(40海里以上使用散装互补金属氧化物半导体,在28 nm和22纳米使用FD-SOI),以及关闭时阻塞或部分不需要。

Ansys的古普塔已使用系统级的增加向量,。“这是运行设备在真实的应用程序中。在我职业生涯的早期,我观察到的是人们会使用任何功能向量方便,用它来看看权力考虑是否为设备主导的操作模式,或者如果它是一个模式,导致大量的峰值功率消耗。所以你想降低峰值功率消耗。所有的时间,我已经看到,在权力的方法。验证团队变得越来越大。这些团队创造能力向量。现在,人们正在看像一个操作系统系统级向量启动序列,这可能是一秒。产业发展是基于诸如人类的伤害,并试图抓住他们尽可能早和设计。

与此同时,Synopsys对此是利用权力统一格式3.0 IP力量模型,它可以在一开始就创建。早期“我们与高度抽象的功率运行数据在系统级设计,然后不断完善电力信息的设计(硬件和软件)仍然是雅致,”吉本斯说。

这些只是几个例子的新思维对权力的预算:如何模型它,维护它,并验证它。新的工具和技术仍在发展,这将是有趣的方法与工程社区。

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