热仍在酝酿

日益成熟的今天的高性能SoC年代上的物理设备制造、热是一个更大的问题比以往任何时候都要多。

很好理解,热力和电力是密切相关的,并存在泄漏功率和温度之间的恶性循环:泄漏增加,温度上升;温度升高,泄漏再次上升。这可能破坏一个半导体器件,是一个现象,是独立于技术,且仅将变得更糟,因为更多的晶体管挤进严格的模腔。

FinFET技术有望解决渗漏问题,从某种程度上来说,但FinFETs导致他们自己的问题,因为根据定义,这些设备并不伟大的鳍在散热装置结构,Krishna Balachandran低功率产品营销主管节奏指出。

自动加热的效果是良好的文档记录,设备加热,和热耦合的互连层发生以上设备。“有一个指数泄漏和温度之间的关系所以温度可以迅速上升,有一个点,尽管所有的散热器和任何你可能在设备上,他们可能不够充分的冷却设备。可能有一个巨大的温度梯度的芯片,这可能导致某种故障,甚至彻底失败。更不用说,长远来看,有一个电迁移和IR降的影响,可导致金属线有裂缝,开放,推动阻力随时间增加,将导致故障发生的更快。有很多负这样的权力和温度之间的关系。”

全面考虑这一现象发生的高性能应用程序从移动到数据中心,中断由于过热可以高达每分钟5000美元成本,热必须解决的问题。

有很多的流派的解决方案是什么样子。

Anand艾耶,营销总监Calypto强调,SoC设计人员需要检查他们的方法以及如何构建SoC今天。“传统上,人们曾经做的一件事是一代又一代RTL IP重用。今天IP重用本身可能是一个问题,因为一些IP可能建立停电,和相同的IP被重用。突然我们需要看看这些IPs,看看他们是否适合新的权力,这是非常不同于前几代。”

他说SoC设计的另一件事需要注意的是,在IP的上下文中,以前使用的电力问题存在渗漏工程团队使用的领域专业力量设计师看看他们,确定他们可以固定。现在,知识产权本身是有一个问题——它回到核心和设计师需要这些问题的所有权。“有时,它可能意味着需要重新从头开始,但实际上往往我们需要看潜在的力量在哪里被浪费,然后去修改这些部分。这是一个相互作用,所以他们需要re-microarchitect整个芯片。并不是整个架构可能需要更改但至少微体系结构需要看和修改——不仅仅是一个RTL变化,但微体系结构改变。”

艾耶感觉缺乏工具方面。“人们做什么权力运行分析给他们一些视觉可能是一个问题,但他们只是盲目的修改,看是否能产生影响,他们正在经历长时间循环。事实上,与RTL设计安排减少,你没有很多时间来做这样的分析。很多热问题攀升主要是因为他们没有太多的时间去解决这个问题。他们会修理它在软件,暂时继续但他们失去竞争力方面提供的所有功能或使芯片慢。”

至于热分析可能是内置的工具,他断言有好的代理。例如,活动可能是一个代理。这就是活动集成决定今天热的问题,随着时间的意义,如果有很多活动较长的时间,当它可以转化为温度上升,导致热的问题。但是如果有很多活动较短的时间内,它可能不会导致热的问题,因为它甚至会在时间的长度。“这一切都可以追溯到成本管理这个问题的有效途径;如果我们可以模型热问题纳入设计活动和持续时间,然后设计师会看,这些指标可以更清楚的了解与处理热方程等等。解决热方程是一个复杂的任务。”

诺曼·张副总裁和高级产品策略师Ansys-Apache提醒,因为我们生活在移动时代,热必须考虑从设计的开始。“当你正在设计一个移动产品的最大功耗的信封是完全由系统的热特性。例如,iPhone或iPad,他们可以容忍的最高温度对人类可能是55度,与其说它是结融化,但是一个人会感到不舒服当他们有一个设备在他们的手或腿上55度或更高。这意味着主要的芯片可能不能超过4瓦和总功耗移动设备不得超过20瓦,为例。然后你需要设计散热通道,因为你不能把一个散热器在一个移动设备,你需要考虑你的热耗散和利用的热耗散系统中所有的组件。”

从建筑阶段,除了解决热模拟还需要从一开始,一直到SoC签字,他说。“在开始的时候你必须考虑做的热特征模拟的场景,结合多个芯片及其最大值分布的信封,然后用热模拟,所有的SoC签字来确定设备的温度,导线温度由于热耦合和设备耦合到线。”

最新的挑战
一些最近的挑战在管理热今天,据哈姆扎达•负责销售和营销的副总裁Docea力量,源于工程团队,承诺他们的顾客一定的性能,但由于热问题无法达到它。“自从IC供应商应用程序处理器之前,他们不自己的用例和他们不自己的住房;到开发板上的性能没有热约束,和他们没有实际的代码运行在他们的IC。我们现在看到的趋势是确保他们给客户正确的信息在他们的性能可以达到——它们是建立模型,最后使用应用程序和他们要求真正的软件来运行。这是如何与热是建立完整的系统,热模型的建立用例模型的模拟与现实生活,它们是应用热管理算法,优化该算法为真正的用例。每个人的情况是开发应用程序处理器和提供多媒体和高性能的东西——手机,汽车,等等。”

如果他们不这样做,他们必须等到他们在住房,让系统的方案进行试验什么电话管理政策,以及不会什么。但大多数情况下,他们只是限制避免热的性能问题。他们卖他们真的不交付性能,他观察到。

这是越来越多的问题,因为在这种情况下,软件必须依赖于变化,只有这么多,可以做到的。”这是真正的大问题。软件开发需要大量的时间。即使对于非常接近硬件的软件,任何开发要求热管理需要数月,和市场窗口不允许。”

另一个趋势是发生与工程团队做自己的软件,哈姆萨说。“他们必须提供一些性能和他们没有玩热缓解但有越来越多的需要更现实的用例。完成热通常通过做一些稳定状态或阶跃响应。稳态他们不会做任何权力之间的耦合和热;阶跃响应他们之间可能会有一些耦合电能和热能。他们会注入一些权力,看看温度和做之间的耦合功率和热这意味着他们不得到他们注射的权力,他们必须计算它们达到多大的权力。当这样做,他们假设一个非常悲观的场景——他们正在大量的保证金。他们这样做是安全的,但这不是很有竞争力。”

有趣的是,有工程团队的能力得到一个芯片的功耗概要文件从一个仿真器或其他手段,,然后寻找热模型,他们可以注入到配置文件,它代表了一个更现实的用例。这使泄漏功率和温度分布的图片,帮助他们保持竞争力,他提出。

即使所有的活动工具提供商之一,热仍然是一个新兴领域,哈姆萨承认。“有很多文化改变——热的和设计一直是分开的。他们还没有有机会一起工作。和设计企业和软件公司刚刚一起工作,所以为了让我们的客户降低性能和热,他们必须放在一起的力量,软件,热的人——而不是所有的公司都能做到这一点。”

“在许多公司的集群这些家伙一起不说话,我们看到的是,你仍然有一些开明的副总裁说,“我有这个问题,无论要做什么,把人们聚在一起。这就是为什么它不是主流,”他总结道。