詳述EDA設(shè)計(jì)中的功率問題

EDA設(shè)計(jì)

1，雖然每個(gè)小組可以優(yōu)化局部功耗，但單個(gè)團(tuán)隊(duì)不可能創(chuàng)建出一個(gè)低功耗設(shè)計(jì)。反之，任何一個(gè)小組都可能摧毀這種努力。

2，功率估計(jì)是一種精確的科學(xué)。但是，只有當(dāng)你擁有了一個(gè)完整設(shè)計(jì)和一組正確的矢量后，這種概念才為真。

3，對(duì)任何問題而言，處理器通常是能效最低的方法，但因?yàn)樗鼈兙邆淞斯δ芏嘀匦裕话憧梢杂米钚∶娣e獲得實(shí)現(xiàn)。

4，電源分配網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠在不損及電壓完整性的情況下，維持負(fù)載。

過去十年來(lái)，功率已經(jīng)成為一個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮，并在工程師設(shè)計(jì)與驗(yàn)證系統(tǒng)方面帶來(lái)了一些巨大的挑戰(zhàn)。物理學(xué)不再提供免費(fèi)便車。

功率是能量被消耗的速率，這在十年前還不是熱門，但今天已是一個(gè)重要的設(shè)計(jì)考量。系統(tǒng)的能耗會(huì)帶來(lái)熱量、耗盡電池、增加電能分配網(wǎng)絡(luò)的壓力，并且加大成本。移動(dòng)計(jì)算的發(fā)展最先推動(dòng)了對(duì)降低能耗的期望，但能耗的效應(yīng)現(xiàn)在已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這個(gè)范圍，可能在業(yè)界帶來(lái)一些最大的結(jié)構(gòu)性變化。對(duì)于服務(wù)器農(nóng)場(chǎng)、云計(jì)算、汽車、芯片，以及依賴于能源獲取的泛在式傳感器網(wǎng)絡(luò)，這都是一個(gè)關(guān)鍵性問題

突然改變的原因是，物理學(xué)已把工藝技術(shù)帶到了90nm以下尺度。但是，隨著結(jié)點(diǎn)尺寸越來(lái)越小，電壓降低，從而造成功率的相應(yīng)下降。通 常，即使開發(fā)人員增加了更多功能，功率預(yù)算也會(huì)保持不變。在更小尺度下，電壓的縮放更加困難，無(wú)法維持。當(dāng)電壓接近于閾值電壓時(shí)，開關(guān)時(shí)間就會(huì)增加。為補(bǔ) 償這一問題，設(shè)計(jì)人員會(huì)降低閾值電壓，但這樣做顯著增加了泄漏電流和開關(guān)電流。

設(shè)計(jì)流程中的每個(gè)階段都對(duì)功耗有影響，從軟件架構(gòu)到器件物理。雖然每個(gè)小組都可以做局部的功耗優(yōu)化工作，但沒有一個(gè)團(tuán)隊(duì)可以單獨(dú)創(chuàng)建出 一個(gè)低功耗設(shè)計(jì)。反之，任何一個(gè)團(tuán)隊(duì)都可能摧毀低功耗的努力。這種狀況就產(chǎn)生了一種對(duì)協(xié)同與交叉學(xué)科工具的新需求。功率問題不再止于芯片。它們遍及互連結(jié)構(gòu)、電路板與系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源控制器等諸方面。當(dāng)前的EDA工具并非按功率概念而建立，這意味著設(shè)計(jì)人員要采用改進(jìn)型方法，而不是從頭開始的新方法。