新型EDA工具,應(yīng)對(duì)芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜性
發(fā)布時(shí)間:2017-02-09 責(zé)任編輯:sherry
【導(dǎo)讀】當(dāng)你設(shè)計(jì)電源網(wǎng)絡(luò)時(shí),得考慮它們對(duì)電路設(shè)計(jì)的影響,并為其優(yōu)化布線,否則就無法獲得所有制程微縮的優(yōu)勢(shì),本文就主要講解應(yīng)對(duì)芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜性,EDA工具如何做到新典范設(shè)計(jì)。
在近日于美國(guó)舉行之年度國(guó)際固態(tài)電路會(huì)議(InternaTIonal Solid State Circuits Conference,ISSCC)的一場(chǎng)專題演說中,臺(tái)積電設(shè)計(jì)暨技術(shù)平臺(tái)副總經(jīng)理侯永清(Cliff Hou)表示,工程師需要能因應(yīng)今日芯片設(shè)計(jì)復(fù)雜性的新工具;而他也指出,針對(duì)四個(gè)目前的主要市場(chǎng),需要采用包括機(jī)器學(xué)習(xí)在內(nèi)之新技術(shù)、新假設(shè)的個(gè)別工具。
「我們需要一種新的設(shè)計(jì)典范(paradigm)來克服芯片設(shè)計(jì)挑戰(zhàn);」侯永清指出:「我們是時(shí)候該推進(jìn)設(shè)計(jì)典范,我們一直只涵蓋設(shè)計(jì)領(lǐng)域的一小部份?!顾硎?,產(chǎn)業(yè)界在過去十年是由行動(dòng)應(yīng)用所驅(qū)動(dòng),圍繞著智能型手機(jī)SoC建立設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫:「現(xiàn)在我們了解,行動(dòng)應(yīng)用可以做為一個(gè)起點(diǎn),但我們需要為汽車、高性能系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)(IoT)等設(shè)計(jì)考慮大不相同的應(yīng)用,優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。」
侯永清展示了臺(tái)積電針對(duì)一系列手機(jī)與可穿戴式裝置設(shè)計(jì)應(yīng)用的四種不同SRAM設(shè)計(jì),他也在專題演說中列出臺(tái)積電已經(jīng)看到某些進(jìn)展的棘手挑戰(zhàn);舉例來說,從40奈米到7奈米節(jié)點(diǎn),金屬層的電阻增加一倍,而臺(tái)積電已經(jīng)在導(dǎo)線下打造了復(fù)雜的通孔柱(via pillars)堆棧,但并不能完全減輕這個(gè)問題。
臺(tái)積電還根據(jù)芯片是否需要更高的密度或速度,采用了兩種金屬;侯永清表示,那些選項(xiàng):「需要設(shè)計(jì)變革以及EDA強(qiáng)化…EDA供貨商們已經(jīng)意識(shí)到這些問題,初步解決方案看來頗具前景?!勾送猓娫淳W(wǎng)絡(luò)的建構(gòu)也必須非常小心,以避免在晶體管密度增加時(shí)的單元利用率(cell uTIlizaTIon)下降;他描述了能讓單元利用率在7奈米節(jié)點(diǎn)由大約74%回升到79%的進(jìn)展。
「當(dāng)你設(shè)計(jì)電源網(wǎng)絡(luò)時(shí),得考慮它們對(duì)電路設(shè)計(jì)的影響,并為其優(yōu)化布線,否則就無法獲得所有制程微縮的優(yōu)勢(shì);」侯永清還展示了能因應(yīng)隨著設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)移到更低電壓供電水平而增加之延遲變異(delay variaTIon)的新技術(shù),他并呼吁催生精細(xì)度更高的新一代設(shè)計(jì)編譯程序,以優(yōu)化特定領(lǐng)域與性能需求。
臺(tái)積電利用機(jī)器學(xué)習(xí)在芯片設(shè)計(jì)繞線前預(yù)測(cè)線路擁擠,讓速度增加了40MHz(來源:ISSCC)
最后他展示了兩個(gè)將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于芯片設(shè)計(jì)的案例,其中之一是在芯片布線之前,運(yùn)用預(yù)測(cè)線路擁擠(congestion)的模型,將芯片速度提升40MHz。另一個(gè)案例則是能產(chǎn)生2萬個(gè)頻率閘控單元(clock gating cell)的先進(jìn)設(shè)計(jì),因?yàn)橐?guī)模太大,設(shè)計(jì)工程師會(huì)被迫采取全局約束(global constraint);侯永清展示了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型,能預(yù)測(cè)單元中的延遲并設(shè)定其個(gè)別限制。
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