בתהליך יצירת מעגלים משולבים ( ICs) שלב היישום הדיגיטלי מתמקד בעמידה ביעדי הביצועים, ההספק והשטח (PPA) שהוגדרו עבור התכנון. באופן מסורתי, כשמדברים על מדדי PPA "ביצועים" היו המוקד העיקרי, עם כוח ושטח אופטימלים במידת האפשר בתנאי עמידה בתזמון.
אך ככל שהתכנונים עברו לטכנולוגיות קטנות ומתקדמות יותר, וכאשר פעילות המיתוג הפכה למרכיב דומיננטי בצריכת החשמל, המתח דחף לעיתים את ה"ביצועים" הצידה והפך למוקד הדומיננטי בPPA. מתכננים רוצים כמובן הספק נמוך יותר, אבל לא במחיר של שבבים בעלי ביצועים איטיים יותר.
תוכנת תכנון דיגיטלי מסייעת למתכנני SoC להשיג את יעדי התכנון שלהם, אך לא תמיד יכולה להשיג את ההספק הנמוך ביותר מבלי להקריב את הביצועים, ופעמים רבות, בזמן היציאה לשוק. כלי יישום דיגיטלי מודרני וגמיש של IC משנים את המשוואה כך שתכנון עבור ההספק הטוב ביותר מספק מטבעו תוצאות טובות יותר גם מסביב.
הנה כיצד תוכנה חדשה יותר של R&P עם מודל נתונים מאוחד, מתודולוגיה חדשנית של הספק נמוך ואינטליגנציה פנימית, עוזרת למתכננים להתכנס במהירות לביצועים, הספק ושטח (PPA) מותאמים להספק נמוך.
טכנולוגיות Low Power בתוכנת הטמעה דיגיטלית
כיצד ניתן להשיג מפרט הספק קפדני מבלי להקריב את הביצועים במהלך שלב ההטמעה של תהליך תכנון ה ucfi' ? IC- זה תלוי עד כמה התוכנה מטפלת במספר תחומי צריכת חשמל, ובסוג האופטימיזציות שהיא מבצעת לאורך הזרימה כדי להשיג יעדי ההספק הנמוך. תוכנת תכנון פיזי יכולה להתמודד עם אתגרי המתח הללו בכמה דרכים, אך מאמר זה יתמקד בכמה אלמנטים של טכנולוגיה ייחודית בשם PowerFirst בכלי היישום הדיגיטלי Aprisa מבית סימנס.
- אופטימיזציה של PowerFirst מתחילה מהעוצמה הטובה ביותר ולאחר מכן מבצעת אופטימיזציה להשגת יעד התזמון
- PowerFirst CTS לוקח בחשבון גם את ההספק וגם את עלות התזמון במהלך סינתזת עץ השעון (ClockTree)
PowerFirst עובד מכיוון ש Aprisa -בנויה על ארכיטקטורה ממוקדת בנתיב עם מודל נתונים מאוחד המשותף לאורך כל הזרימה, מה שמאפשר למידע ניתוב אמיתי וטפילים להיות זמינים בכל שלב בזרימה.
אופטימיזציית PowerFirst של Aprisa לוקחת את "הכוח הטוב ביותר" בראש סדר העדיפויות ופועלת לקראת מטרה זו לאורך כל הזרימה, תוך שימוש במיקום מבוסס פעילות ובניתוב להספק דינמי נמוך יותר. על ידי התחלה עם מדד ההספק כיעד העליון במהלך האופטימיזציה, מתכננים יכולים להשיג את הכוח הטוב ביותר האפשרי עבור מפרט הצומת, הספרייה והתכנון, ולאחר מכן לבצע אופטימיזציה מנקודה זו כדי להגיע ליעד התזמון. שיטה זו יעילה יותר מניסיון לשחזר הספק ברגע שכבר נעשה שימוש בתאים הזוללים ביותר בתכנון כדי להשיג תזמון. מתודולוגיה זו גם עוזרת במידה ניכרת לחסוך בשטח.
עם זאת, תכנון עבור הספק אינו רק עניין של בחירת תאים שחוסכים בחשמל. לכן PowerFirst נחשבת למתודולוגיה, לא לתכונה אחת; היא נוגעת בכל המנועים והשלבים בזרימה כדי להבטיח יישום תכנון ממוקד-כוח שיכול בסופו של דבר לעמוד ביעדי הביצועים של השבב.
תוצאות מתכנון הספק נמוך של 7 ננומטר של לקוח מדגימות את היעילות של מתודולוגיית PowerFirst כפי שמוצג בטבלה 1.
מתודולוגיה מונעת פעילות מפחיתה כוח דינמי
למנועי הליבה של Aprisa יש גישה לפעילות המיתוג הזמינה באמצעות מודל נתונים משותף, שבו היא משתמשת לאורך כל הזרימה כדי לייעל את ההספק הדינמי.
במהלך ההצבה, Aprisa מבטיחה שהרשתות בעלות פעילות גבוהה קצרות יותר כדי להפחית את הקיבול בהשוואה לרשתות בעלות פעילות נמוכה שיכולות להתמודד עם חוטים ארוכים יותר (איור 1). במהלך סינתזת עצי שעון (CTS), חיבורי הרשת של אשכולות כפכפים בעלי פעילות גבוהה נשמרים קצרים כדי להפחית את הקיבול, וניתן לפרוס את הרשתות בעלות הפעילות הנמוכה כדי להקל על הגודש. בניתוב, הכלי מגדיל את המרווחים ברשתות הפעילות הגבוהות כדי להפחית את קיבולת הצימוד בעוד שרשתות הפעילות הנמוכות מנצלות את השימוש במסלולי הניתוב הזמינים בצורה יעילה יותר.
אופטימיזציה להספק נמוך מההתחלה נותן תוצאות טובות יותר מאשר שימוש בטכניקות שחזור חשמל מאוחר יותר בזרימה כאשר התכנון עמוס, מסלולי הניתוב אינם זמינים עוד וביצוע שינויים כלשהם מייצר ECOs תזמון אינסופי.
איור 1. ניהול קיבול הצימוד בשלבים שונים.
תיקון מעבר שעון לעוצמה טובה יותר ב- CTS
ה-CTS המודע לכוח של Aprisa יכול להפחית את כוח המיתוג על ידי האטת המעבר החד של הBuffers על עץ השעון מבלי לגרום להפרות מעבר. טכניקה זו משיגה כוח מיתוג נמוך משמעותית הן לתאים והן לרשתות, ובתוך כך יכולה גם לחסוך בשטח.
בעת בניית עץ השעון, המטרה היא להשיג את ההשהיה וההטיה הטובים ביותר, אך הדבר עלול לגרום לשימוש במאגרים גדולים יותר או יותר מדי מאגרים (איור 2).
איור 2. תזמון קטן להפחתת הספק גדול ב-CTS
עם הטיה הדוקה מאוד, שעוני ההשקה והלכידה מאוזנים ונתיב הנתונים יכול לעמוד בתזמון ביתר קלות. עם הטיה גדולה יותר, ייתכן שנתיב הנתונים לא יעמוד בתזמון בתחילה, אך ניתן לתקן אותו באמצעות אופטימיזציות כמו הגדלת תא או הוספת מאגר. מתן אפשרות להטיה גדולה יותר מסתיימת בהקלה בעלויות במונחים של כוח שמגיעות עם הטיה מאוד הדוקה, אפילו בענף הקריטי.
עבור הענף הלא קריטי, לפעמים נעשה שימוש במאגרים גדולים וקטנים יותר בשילוב כדי להשיג הטיה הדוקה. אבל אם השביל אינו קריטי, התזמון כבר עומד, ואין צורך בהטיה הדוקה יותר. המשמעות היא שניתן להקריב מעט תזמון כדי להחזיר מדדים אחרים כמו מתח על ידי החלפת חלק מהמאגרים הגדולים לקטנים יותר.
סיכום
אפשר להפחית את ההספק במהלך מקום ומסלול, וגם להשיג PPA אופטימלי על ידי שימוש בתוכנה מודרנית המיועדת לעשות זאת Aprisa .בנויה על ארכיטקטורה ממוקדת בנתיב הפרטים המשתמשת במידע ניתוב אמיתי וב-Parasitics בכל שלב בזרימה, מה שמביא לPPA- כללי טוב יותר, תזמון עקבי , DRC ומתאם מצוין ל- Signoff. בנויה על בסיס מוצק זה, מתודולוגיית PowerFirst מסוגלת להתעלות על התחרות בתכנוני צמתים מתקדמים במיוחד בהספק נמוך.
