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7/5nm的性能和电力权衡

表格的专家:安全性,可靠性和边际均在前沿节点和高级包中播放。

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德赢娱乐网站【官方平台】半导体工程与奥利弗·金,首席技术官讨论了功率优化Moortec;JoãoGeada,首席技术师有限元分析软件;工程高级副总裁Dino Toffolonsynopsys.;Bryan Bowyer,工程总监门托,西门子的一家企业;Kiran Burli,高级营销总监手臂中国的实体设计组;Kam Kittrell,高级产品管理集团总监韵律的数字和签收组;Saman Sadr,IP核心产品营销副总裁Rambus;和康欧的首席执行官Amin Shokrollahi。以下是讨论的摘录。要查看此讨论中的第一个,请单击这里。第二部分是这里

SE:安全性适合电源和性能方程的位置?在资源方面肯定会出现开销?

:是的,风险和成本之间的权衡是,您可以将其视为财务或能力成本。您是否愿意冒险危险,这将超过增量功率的成本?因此,它绝对是一个权衡,但随时讨论权衡,安全风险会使人们提供对权力的担忧。这不会改变对电力和区域的担忧,但如果您今天看任何复杂的SoC,您将看到有一个与安全性相关的指定区域。即使使用FPGA,也有很多架构,您可以在那里拥有必须与主处理器分开的安全处理器,并且肯定会影响区域影响。始终有压力来减少这种影响,但风险因素通常会覆盖这些问题。

Kittrell毫无疑问,这必须被构建到现代系统中,从云到边缘到你的手机,因为所有东西上都有如此多的有价值的数据,而这些数据现在正在以数字方式传输。这是成本的一部分,人们断断续续地来这里。这也是一些架构更改的动力,因为他们可能有一个处理安全性不太好的前一代解决方案。也许处理器没有安全协议,现在他们得升级到别的东西。他们正在研究如何改变他们的架构,即使有一个长期的处理器产品线-特别是微控制器类型的设计-他们将保持依恋。安全性绝对是所有这些设计的驱动力。

g:您确实为安全支付了罚款,但通常是最合理尺寸设计的安全性是系统开销的一小部分。从逻辑时序和侧频攻击中绝对安全,才能使其绝对安全,但我认为这不是一个权衡。这是你必须在现代系统上拥有的东西。你需要为它设计。当您查看完整系统的角度时,实际罚款足够小,以至于它是忽略它的傻瓜的差事。今天有很多侧面渠道。信息可以通过电感装置泄漏,它可以通过热,功率签名,监控电压和定时攻击泄漏。

SE:你可以建立随时间安全的系统吗?

Shokrollahi:人们喜欢钟声方法的原因之一是他们希望今天创建一个筹码,这些芯片涉及今天的问题,并且可能随后用另一个解决明天解决问题的芯片而替换。在权力方面,我们需要一种超越EDA超越的软件。因此,EDA帮助我们设计芯片。但是,如果您正在查看更大的系统,我们需要软件也为系统互连的系统和这些芯片互连并共同努力解决特定问题。我们是巨嘴船队的卷展栏的漫长之路,其中一个原因是缺乏这样的软件。如果有人想生产MCM,他们不知道这些事情如何共同努力。如果一切都在同一芯片上,有一个EDA工具要这样做。但在一个包中,这不存在。还有一个问题是谁将提供这些筹码。

Burli.:这陷入了可靠性,这已成为一个非常大的交易。如果温度上升,电阻上升。如果阻力升起,则EM(电迁移)开始成为一个问题。然后你开始将余量放在任何地方和加宽金属。所以这就是为什么,当你开始考虑可靠性,老化,EM和所有这些类型的事情时,你需要开始考虑如何将热预算保持低位。温度是你最大的敌人。You need a lot of sensors to make sure you can monitor the system really well and that you can do something dynamically, where either you’re changing the clock frequency as you go — or you can put in circuits that give you some boost in terms of voltage, so that you can minimize the IR drop and stuff like that. Sensing is going to be quite critical moving forward.

SE:当我们开始深入到最高级的节点和高级包时,我们开始遇到各种我们过去不必处理的效果。因此,电磁干扰和电力相关的噪音等问题在很长一段时间内都被搁置,但没有人真正担心过它们。我们如何处理这些问题?

g一种方法是使用物理实体的数字双胞胎。我们能够建模具有交互组件的大型系统,其中您只建模所有小芯片的必要细节,而对于其他的,您可以一直建模它们。有些只是抽象的概念。我们能够模拟各种交互作用,比如当我的核心激活并从一种模式转换到另一种模式时会发生什么。当我的SerDes在做这个而记忆在做那个的时候会发生什么?所有这些都是很容易模拟的。

Toffolon:电磁、电磁耦合和老化需要微妙的平衡。关键是要有一个可靠的设计方法,因为单独优化其中任何一个基本上都是死路一条。如果你试图根据最糟糕的电磁限制来调整你的设计,那么你就不可能破坏你的电力预算。或者,如果你尝试在设计中留出空间来减少电磁耦合效应,你最终会在区块之间有更大的时钟路由,这将会破坏你的电力预算。这就是为什么理解如何平衡任务配置是很重要的,这样你就不会过度设计,以及如何在电路中添加冗余,以便在设备老化到可能发生故障时切换不同路径。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:有些东西也在运动中,对吧?因此,它以特定的方式或特定的应用程序被用于特定的用例。

Toffolon:对,这就是基于固件和基于软件的控制,对Phys真的发挥作用。例如,很多这些宽,并行管芯与模具链路正在主动监视老化并在链路上执行恒定的环回测试以检查功能。在很多情况下,他们还增加了冗余,所以他们将添加在冗余通道中。这为从致命失败中恢复提供了一些规定,即使在包装中的机械故障也是如此。您可以通过原位环回测试,检测失败,并在冗余通道中交换。

鲍耶:关键是确保可以解决问题的人知道。在此过程结束时,有很多数据要排序。在一个极端的情况下,想象一下,你有一个在Matlab工作的建筑师,他们做出了一个决定,这会弄乱你的电力预算或导致沟通问题,因为它们完全没有意识到这些问题。任何工具都需要更好的集成和更好的能力,可以自动处理这些东西,或者必须有一些改进将此数据送回系统,因此人员或工具可以修复它们。它感觉像每一代新一代,或每个过程节点,你有10件令人担忧的事情,没有人知道或以前曾经处理过。

g这是挑战之一。当你设计一个芯片时,会产生tb级的数据,而实际上只有很少的数据被详细分析。人们只关注最顶端的数千条路径,或者关注各处的热点,但很少有系统能够从整体上关注整个设计,并对其进行大规模分析,从而找出模式。大多数EDA工具不能让您轻松地运行推理和机器学习。“也许这是我做过三次的设计的变种。我之前遇到过哪些开始出现症状的问题?“你真的需要一个平台,让你可以轻松地对软件中尚未预先编写好的内容进行大规模设计分析,这些内容可以由客户端完成。”您需要客户端大规模的分析,它可以查看这些tb级的数据,并提供您可以提供给架构师的有意义的信息。在地球上,EDA的人,坐在他们的桌子上的某个地方,是不可能预见所有这些问题的。这是必须在客户端发生的事情。 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.

国王:我们在这里有很多关于芯片设计,以及如何推动所有边缘,以获得一块硅,这是非常昂贵的。你想把所有的边缘弄到什么,或靠近它。然后,芯片进入该字段,并逐个,有几个例外,它不再是相同系统的真正一部分。设计它的人在1年,2年,5年或10年内,这条芯片真正表现。这很少折叠回系统。然后在侧面,当你制造筹码时,你真正知道什么时候你弄死,它通过了晶圆验收测试。所以这是一个很好的晶圆。但有多好?这是一个非常好的晶圆,还是不太好?其中一些分析,在生产测试期间有些人将箱零件。 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:很多客户正在谈论数据分析和老化。你如何预测老化?他们得到了铸造厂的一些指导,但这取决于使用模型,所以他们仍然必须自己拨打很多判断。建立了很多冗余,以防止在这些芯片上的时间之前的老年人的软骨。有很多数据,它就像没有谷歌的互联网。它在各个地方倾倒,因此具有分析的环境对客户很重要。我们得到的反馈是您可以收集数据并以某种方式存储它,然后获取它们可以在其顶部构建的这些Guys应用程序。这将是理想的解决方案。如果它们具有这些系统的倍数,则所有这些都需要在框架中配合在一起,由行业标准接口捆绑在一起,并集成到产品生命周期管理中。很多时候,产品生命周期管理在设计终端系统时开始,例如当您将PCB放在一起时。 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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