时钟网络消费超过一半的权力在任何的筹码。你在干什么呢?
由Arvind Narayanan
在多年生advanced-node IC设计功率降低的挑战。时钟树现在最大的动态功耗的来源,使时钟树综合(CTS)和优化实现整体电能节约的一个重要任务。
建立一个平衡的时钟树和有效管理时钟歪斜以来一直挑战第一晶体管被发明,它仍然是今天,尤其是在28日和20海里。唯一的区别是现在电力混合时间,而更复杂的事情。在较小的技术节点,时钟网络负责一半以上的功率消耗在任何芯片和它的大部分都是动态功率由于切换时钟。
传统上,CTS引擎是针对实现最好的倾斜和延迟与权力只作为二次成本函数。普通的低功率CTS如时钟门控策略,降低叶片电容,减少切换活动,和减少区和缓冲区数在时钟树帮助改善形象,但不足以满足先进工艺的激进的权力目标节点。
时钟的权力挑战
主要有两个特点,高级节点影响时钟的设计力量:1)增加数量的场景模式和角落,和2)扩展过程的影响。在较小的技术节点,单位长度电阻的互连增加电容相比。除了增加阻力,大变化的阻力在不同角落带来额外的挑战过程平衡跨多个角落时钟歪斜。随着移动设备,时钟树已经变得极其复杂的电路具有不同时钟跟踪每个电路的操作模式。进一步,构建健壮的时钟树,可以承受过程变异设计团队是一个巨大的挑战。
CTS低功耗技术
因为时钟功耗的电容,开关活动,和电线的长度,减少那些会降低整体功耗。减少时钟电源的一些关键技术包括:
附加的技术,如杀了塑造和能力定义斜集团也有益在时钟统治权力。杀了塑造技术推动大多数情况下接近目标了,过于悲观的消除过渡,满足时间要求,同时动态功率最小化。
Multi-Corner,多模CTS是关键
在所有的低功耗技术的时钟,最好的结果来自一个CTS引擎,可以合成的多个角落和并发模式时钟设计和制造差异的存在。并发定义CTS允许动态权衡所有角落/模式和功率状态同时场景。
设计师的经验使用定义CTS(图1)显示区域,显著减少数量的缓冲区,倾斜,总-松弛(TNS)和坏-松弛(白鼻综合症),除了动态功率较低。
图1:定义CTS -定义和single-corner 9-corner设计。定义CTS产生更好的倾斜控制,降低缓冲区,低功率,和最好的时钟树模式/角落场景。
其他技术来降低时钟
时钟控制减少时钟权力通过关闭时钟未使用的水槽。识别和执行网时钟重组将提高时钟门控报道发现错过了时钟门控的机会。时钟盖茨优化布置,确保时间和能源目标得到满足将提高能力。凝结寄存器在放置也有助于减少电容nework时钟树。CTS应该自动执行钟门克隆和de-cloning优化和平衡上的负载时钟树网络。
因为叶簇(线和针)携带大多数电容在时钟树,有动态更新RC在CTS允许叶集群计算,最大限度地减少电容,因此减少了权力。CTS工具也应该工作动态与全球路由引擎,在时钟缓冲器插入,CTS引擎认为更准确的拓扑和拥堵。
使用斜组改善斜平衡
CTS引擎通常目的为零时序差异平衡信号到达时间在所有失败无论他们居住的时钟树的水平。然而,并非所有的时钟端点需要相互平衡;这些不同的团体有不同的时钟结束点,更好的被称为“斜组。彼此分开的平衡他们传统上意味着编写多个手工CTS规格和执行多个CTS运行。CTS引擎应该自动分析失败的交互获得确切的斜平衡需求在不同的时钟树的水平,并在不同电压的岛屿。该工具还应该能够发现斜团体通过分析时间数据结构中的连接组件。使用斜组节省处理时间通过消除手动CTS规范和多个CTS运行,并保存力量通过减少缓冲插入的数量。
使用了优化能力的塑造
杀了时钟过渡,或者需要多长时间时钟切换。杀意味着慢时间和较低的权力,而更快的转换吸引更多的权力,但可以提高时间和信号完整性。杀了塑造是能够消除过渡过度悲观的减少动态功率,同时满足时间约束,如图2所示。
图2:杀了塑造以减少动态功率。
总结
随着移动设备,时钟树已经变得极其复杂的电路具有不同时钟跟踪每个电路的操作模式。的增长模式/角落/功率状态和大变化的阻力在不同过程角落需要设计师采用智能CTS和时钟的方法优化。具体地说,在时钟树,降低权力CTS引擎必须处理定义场景和使用先进的CTS技术像智能时钟门控,斜组和塑造。CTS与权力意识到优化,设计师可以达到最好的力量和时间不牺牲QoR区域,或者关闭的时候了。
arvind Narayanan导师图形产品营销经理。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
留下一个回复