中文 英语

功率域与CDC验证的集成方法

确保能量域之间的数据传输不受亚稳态的破坏。

人气

对于移动和数据中心应用程序来说,降低功耗是至关重要的。然而,降低功耗同时最小化对性能的影响是一个挑战。解决方案是将设计划分为多个电源域,允许有选择地降低电压水平或断电分区。

传统的低功耗验证只验证功率控制逻辑的功能正确性,它不会验证电源逻辑对多时钟逻辑的影响。

解决这些时钟域交叉(CDC)问题需要新的功耗感知CDC分析技术:

  • 低功耗时钟和复位分析
  • 低功耗CDC路径和同步结构的识别
  • 识别和调试低功耗CDC违规行为

这些低功耗设计和验证方法和技术得到了IEEE 1801统一功率格式(UPF)的细化特性和Questa CDC和Questa功耗识别验证工具的先进功能的支持,这两种工具均来自西门子数字工业软件(Siemens Digital Industries Software)的一部分EDA。最新的UPF标准允许设计师在设计流程中更早地开始设计和验证配电网,并在整个设计周期中继续完善电网。设计人员在RTL级别开始CDC验证至关重要。

这种低功耗CDC验证流是对传统RTL CDC验证流的增量改变。在传统流程中,低功耗元素是在项目实施阶段添加到设计中,所以在设计项目后期会进行低功耗CDC分析。对于功耗感知CDC验证,功耗注释将UPF中指定的低功耗元件添加到RTL设计中。


图1:功率感知CDC验证流程。

低功耗CDC分析流程通常遵循以下五个步骤:

  1. 生成参数化UPF值
  2. 编译RTL设计
  3. 使用UPF运行CDC分析
  4. 向疾控中心报告电量

应用的方法

对于传统的设计,静态结构分析是用来识别正确和不正确的CDC同步结构。对于低功耗设计,必须审查隔离单元和保留单元,以确保不正确的CDC路径是正确的,因为这些单元不应破坏正确的CDC结构,也不应引入新的CDC路径。

先进的低功耗设计利用了常见的CDC验证技术,以确保电力域之间的数据传输不受亚稳态破坏。这些CDC验证技术包括确定低功耗CDC路径和同步结构,以及支持隔离和保留单元。静态结构分析是验证CDC路径的一种典型技术,但对于低功耗设计,必须对隔离单元和保留单元进行审查,以确保识别和纠正错误的CDC路径。

通过功耗感知CDC分析,设计人员能够识别受低功耗结构影响的CDC路径。设计器必须确保隔离信号在CDC路径上正确同步。图2显示了与目标寄存器相同的时钟域中的数据和隔离启用源。


图2:在正确的时钟域上启用隔离。

此外,CDC分析应该检测隔离信号未正确同步的情况。在图3中,在RTL中表示的B1-B2路径上没有CDC交叉,但是通过UPF引入B3-B2 CDC交叉。当隔离使能在CLK2域中被置位或取消断言时,这可能会生成异步事件,该事件将在CLK1域中导致B2寄存器上的衡量性。设计人员还可以使用Power Invell CDC验证来验证正确的保留单元使用。


图3:在不正确的时钟域上启用隔离。

功率感知的CDC分析检测低功率逻辑在同步器的风扇输入中引入组合逻辑的情况。在图4中,RTL从B1到B2同步器正确地实现了一个2DFF同步器结构,但是隔离单元由UPF描述,隔离逻辑创建了一个组合逻辑违例。将逻辑风扇组合成同步结构会降低同步器的可靠性。与CDC组合逻辑违反类似,设计人员应该确保在驱动CDC同步器之前必须先注册设计逻辑。


图4:隔离逻辑引入组合逻辑违反。

为了报告CDC结果,在单独的方案下报告了与低功率逻辑相关的CDC路径,如这些功率感知CDC方案示例所示。

pa_combo_logic

UPF为交叉添加组合逻辑。

pa_iso_en_no_sync

UPF隔离单元使能信号没有适当的同步器。

pa_retention_restore

UPF保留寄存器恢复端口没有正确的同步器。

结论

低功耗特定方案允许工程师区分与功耗无关的CDC路径和受低功耗逻辑影响的CDC路径。对于专注于低功耗相关问题的团队,独立的方案允许他们轻松地识别、审查和调试低功耗CDC问题。

IEEE 1801中的连续改进功能允许设计人员在设计流程中之前开始设计和验证配电网络,并继续在整个设计周期中改进电源网络。设计人员在RTL级别开始CDC验证至关重要。Power Invell疾病CDC分析使设计团队能够在实现期间将低功耗逻辑添加到设计之前启动CDC分析,避免在门级设计流程中的DADC错误检测。

电源管理仍然是物联网和移动设计的关键需求。随着低功耗设计的进步,低功耗设计和验证方法和技术不断发展。关于先进的低功耗设计对CDC设计和验证的影响的更深入的处理,特别是由于添加了功率控制逻辑(包括隔离单元、保留单元和电平移档器)而引起的CDC问题,您可以阅读新的西门子EDA白皮书电源管理是否破坏了我的CDC逻辑?论文还介绍了利用这一流程进行实际设计并分享结果。



留下一个回复


(注意:此名称将公开显示)