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Power Signoff出了什么问题

两部分中的第一部分:在高级节点中不再只有单一的检查表项,这对设计团队产生了重大影响。

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在设计进入胶条退出之前,电源签名曾经是一个检查表项目。但是,由于电源已成为设计中的一个关键因素,特别是在高级节点上,电源关闭现在需要在整个设计流程的多个点上完成。仅这一点就给已经很复杂的设计过程增加了更大的复杂性,因为它需要固定的参考点和测量场景。此外,考虑到无数可能的交互和功率域,它必须以更高的精度来完成,并且对于用例最终将如何影响整个芯片的功率预算有更多的不确定性。

在进行高级设计的公司正在寻找有这么多的重叠点,需要解决电源 - 并且需要在电力预算中不断进行微调 - 在许多情况下,整个流程需要转移。与此声音一样糟糕,当您认为必须同步每个测量和变化时,它会变得更糟。实际上,权力是一个全球问题,具有复杂的互动,可以轻松推动设计过得频繁的设计。一旦软件添加到混合中,它会变得更加困难,部分原因是必须多次调整初始软件开发只是为了保持电流由电源管理引起的设计其他部分的所有变化。

公司产品工程和支持副总裁Aveek Sarkar表示:“我们已经成功地通过finfet控制了泄漏电流,并改善了性能,但实际发生的是,这些变化会放大断电现象。ANSYS / APACHE.。“因此,我们降低了噪声裕度,降低了EM和ESD耐受性,并提高了温度效应。”

其中一些问题的解决方案是架构——更多的功率域,更多的开关,甚至是新的晶体管和更复杂的封装方法。但更大的电池密度,增加的动态功率密度和更多的金属层也会增加阻抗和电感,Sarkar说。“我们看到更多的噪音波动或偏离恒定的供应。解决这个问题的唯一方法是真正理解这个问题有多严重,并提高模拟的准确性。电网需要改进。你需要考虑电压、电源和接地因素。当电路切换的场景真的发生时,电路必须被模拟。另外,你必须包括包装和PCB。包中可能没有足够的路由层。”

这是一个越来越令人担忧的问题,无论市场领域如何
对于移动芯片市场来说,最初的关键问题已经转移到所有先进节点的市场,甚至是28nm和40nm的,这些现在被认为是主流。缺少处理器和高级soc的电力预算通常意味着在下一个版本中解决这个问题,特别是如果第一个版本是原型而不是最终设计。但在最先进的节点上,芯片可能根本不起作用。

“因为功率不如定时较确地量化,所以它往往会被推动一点点,所以设计师对消除负面松弛的细微的设计师将允许一些超出功率数字的超额数量,”Rob Aitken说,手臂的家伙。“这体现在产品上。很容易看出一个产品的运行频率为2.1 GHz,但是很难确定它的功率值,因为它们既难以测量,又依赖于工作负载。但是泄漏数也依赖于过程分布,最好情况和最坏情况之间可能有一个数量级的差异或更多。还有一些对动态动力的过程依赖,但更少。”

艾特肯指出,时间终止发生在块级别,因为每个块都有一个功率预算。至于IP,他说,如果你知道它是如何实现的,以及数字的真正含义,你就可以依赖供应商的描述——模拟了哪个角落,动态功率假设了什么切换活动,以及所有这些活动如何与预期的工作量联系在一起。但这还只是其中的一部分。

“需要能够更全面地思考这个问题,并在系统中的抽象层面之间易于移动电源信息,”他说。“有工具可以支持它,但它们是不完整的。需要更好的流量,而不是使用Excel电子表格尝试为建筑师连接McPat模型香料电路设计人员。我们还需要了解不同层次的假设和边际,并确保这些是必要的和准确的。平均工作负载和最坏工作负载之间的差异是关键,以及动态和(相对)静态IR下降、包装设计、热行为等的影响。”

什么需要修复,什么时候修复
我们面临的挑战是尽早获得足够的能量参考点,从而真正解决这些问题。在过去,这通常需要在单个流程节点上进行多次迭代。不过,这些参考点在最先进的节点上是不可用的。

“如果你随着时间的推移使用系统,你可以回去看看数据,”总裁兼首席执行官突触的设计。“现在你就可以捕捉数据并将其与目标进行比较,只要你开始设计的第一步。因此,你可能有6万个实例告诉你,你减了30%,但数据需要90%以上的准确性。它是一系列对面积,时间和运行时间的捕捉和预测。然后你会发现代码不是用最优的方式写的。你只有在你的时间表的最后10%到20%的时候才能得到准确的数据,那就太晚了。所以你第一次真正能衡量的时候已经太迟了。”

最好的解决方案——对任何芯片制造商来说仍然不是完美的——是建立一个严格的方法,并通过经验预测缺陷可能出现的地方。

该公司的验证架构师Erich Marschner表示:“你还必须考虑到电力管理方面的限制。导师图形。“从IP的角度来看,你需要知道你在IP块中有什么灵活性,以及你如何与终端用户沟通,他们可以做什么,不能做什么知识产权块。在统一的电力格式世界,你可能有一个无法细分的权力域。或者你有隔离要求,你必须在满足电力预算的情况下做到这一点。”

他说,更大的问题是如何从系统层面管理电力。“关于系统级权力建模,我们一直在讨论的一件事是,如何获得一个更抽象的权力模型,从而使流程更加流线型。该软件试图做出决策,但如果您有一个抽象的权力模型,您可能能够做出足够好的决策。但这需要启发式和学习。”

而且它需要一些处理复杂电源管理方案的经验,随着新晶体管类型、新材料和更先进的软件的引入,在每一个新的工艺节点上,电源管理方案都变得越来越复杂。

“整个电力管理点是留在权力预算范围内的能力,”马斯克纳说。“但是您还具有基于每个块是否必须敏感的持续统计。有些块一直都是,所以你不需要电源管理。然后通过系统级功率,硬件设计只是问题的一半。许多人是通过软件如何利用硬件的控制。如果您优化软件,则超越硬件。“

第二部分:处理权力的方法和工具策略——选择你的战斗来最大化资源。



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