隨著有越來越多的設(shè)計(jì)工程師開始從事低功耗設(shè)計(jì),他們發(fā)現(xiàn)僅有工具和硅知識產(chǎn)權(quán)(IP)是不夠的。他們所需要的是一種通用的方法—這就是Synopsys和ARM在即將出版的《低功耗設(shè)計(jì)方法指南》(LPMM)中要詳細(xì)說明的方法。
作者希望這本由Springer Science+Business Media LLC出版的指南,代表著低功耗IC設(shè)計(jì)的一個(gè)重要進(jìn)展。通過對最佳實(shí)踐的描述、提供建議和引證對設(shè)計(jì)缺陷的警告,這本綜合的指南提供了一種動(dòng)手操作(hand-on)的方法。指南問世之時(shí),正是設(shè)計(jì)工程師們苦苦解決像電源門控、動(dòng)態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)這些問題的時(shí)候,這些問題在LPMM中都得到了詳盡地講述。
預(yù)先展出的LPMM拷貝將在下周的設(shè)計(jì)自動(dòng)化大會(huì)(DAC)上獲得,并且在由Synopsys和ARM贊助的午餐活動(dòng)上將對該手冊進(jìn)行討論。低功耗設(shè)計(jì)將成為此次大會(huì)的主要議題,在本次大會(huì)上,針對低功耗驗(yàn)證和低功耗綜合的新技術(shù)也將首次登場。
“在這一行業(yè)中建立一種通用的方法有著極大的意義,” Synopsys的會(huì)員兼LPMM的作者M(jìn)ichael Keating這樣說道,“尤其是電源門控,很多人在這一點(diǎn)上做得很好,但對于主流的設(shè)計(jì)社群,它仍是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。如果我們能通過找準(zhǔn)最佳的實(shí)踐并都對我們堅(jiān)持的一般方法進(jìn)行詳盡說明,我們能使它變得更加主流,我們也將提供由此帶來的價(jià)值。”
Keating也是《可重用設(shè)計(jì)方法學(xué)》(RMM)的合作者,這是由Synopsys和Mentor Graphics于1998出版的一本指南,它有助于建立硅IP再利用的方法。雖然LPMM涉及到在更多的人員之間更廣泛的合作,基本的方法與RMM是相同的,Keating說:“要盡可能地實(shí)用,要把最佳的實(shí)踐匯集在一起,要把一般的工程人員能對新興技術(shù)進(jìn)行利用的方法發(fā)表出來。”
ARM的會(huì)員David Flynn是LPMM的另一個(gè)主要作者。作為一家IP提供商,Flynn強(qiáng)調(diào)說,ARM有興趣把電源門控和電壓調(diào)節(jié)這樣的技術(shù)向其客戶推廣應(yīng)用。“我們有非常專于此的客戶,但是,它們不會(huì)告訴任何其它人,并且它們通常有一個(gè)它們能夠隱藏的內(nèi)部流程。”
在另一項(xiàng)單獨(dú)但相關(guān)的發(fā)布中,Synopsys和ARM也將宣布開始提供針對ARM1176JZE-S可綜合微處理器的實(shí)現(xiàn)參考方法,獲得這種處理器的許可的公司就可以掌握該方法,它為實(shí)現(xiàn)積極進(jìn)取的電源管理技術(shù)提供腳本和文件,這些技術(shù)包括電源門控、多門限電壓優(yōu)化和頻率調(diào)節(jié)。
協(xié)作成就
Keating和Flynn說LPMM是Synopsys和ARM之間長達(dá)10年的協(xié)作取得的成就。這兩家公司自1998起攜手開發(fā)首款可綜合的ARM7內(nèi)核。接著,這兩家公司開始從事技術(shù)演示項(xiàng)目,這以Synopsys和ARM的低功耗技術(shù)示范(Salt)項(xiàng)目為頂峰,該項(xiàng)目在去年晚些時(shí)候獲得了可工作的硅片。這一項(xiàng)目采用了時(shí)鐘門控、多電壓、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)和電源門控等技術(shù)。
“就在我們完成了這種‘Salt’芯片后,我們就編撰了這本書,這本書是我們所做的工作基礎(chǔ)上的理論總結(jié),并且對該項(xiàng)目本身也進(jìn)行了詳盡描述,” Keating說,“我們想完成一個(gè)自己動(dòng)手做的項(xiàng)目,這樣我們能獲得我們從閱讀學(xué)術(shù)文章或與客戶交談所無法得到的經(jīng)驗(yàn)。”Keating說,LPMM以參與低功耗IC設(shè)計(jì)的人員為對象,包括是工程師、工程經(jīng)理、RTL設(shè)計(jì)工程師、IC布局設(shè)計(jì)工程師、驗(yàn)證工程師等等。該書描述了一種通用的方法,而不是Synopsys所特有的方法,他說,“我們真的希望它會(huì)成為工程指南,而不是一個(gè)營銷工具。”
本書前面的一個(gè)章節(jié)講述了像時(shí)鐘門限和多電壓門限這樣的“標(biāo)準(zhǔn)”低功耗方法。但是,此后重點(diǎn)則集中在更積極進(jìn)取的多電壓技術(shù)。還有若干的章節(jié)與電源門控有關(guān)。其它的主題包括電壓和頻率調(diào)節(jié)、物理庫、保持寄存器和電源開關(guān)網(wǎng)絡(luò)。
為什么有如此多的主題與用來關(guān)閉電壓島以減少漏電的電源門控有關(guān)？“我們把它看作一種會(huì)進(jìn)入大量設(shè)計(jì)的主流技術(shù),” Keating說,“許多人都在對像電源門控這樣的技術(shù)進(jìn)行考慮,并且對這一技術(shù)的采用表示關(guān)注,這是因?yàn)樗麄儼堰@一技術(shù)看得過于具有挑戰(zhàn)性。我們希望人們明白這種技術(shù)并非像它看起來的那樣困難。”
LPMM包含了大量的提示和建議,例如,在指定電源域內(nèi)你是否有多電壓島,并放置了電平轉(zhuǎn)換器。Keating說,這樣做是因?yàn)檩敵鲭娏鞅入娖睫D(zhuǎn)換器的輸入級電流更大。對它們進(jìn)行正確地布局會(huì)使電源的布線和電流傳輸這樣的事情更加容易。
該手冊覆蓋了從RTL到布局和布線的設(shè)計(jì)流程,它并沒有深入研究電子系統(tǒng)級(ESL)設(shè)計(jì),對此,許多工程師表示省電可能更多。“在ESL領(lǐng)域正發(fā)生一些變化,但是,那并不是我們個(gè)人能夠完成的事情,雖然我現(xiàn)在正開始關(guān)注,”Keating說道。
由Synopsys、Mentor Graphics和Magma Design Automation所支持的統(tǒng)一功率格式(UPF)對本書“沒有起太大作用”,Keating說,盡管用到了它的一些實(shí)例。UPF目前正與Cadence Design Systems所支持的通用功率格式(CPF)角逐,以成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)低功耗描述格式。
其它對本書有貢獻(xiàn)的作者包括Synopsys的Alan Gibbons和Kaijian Shi以及ARM的Robert Aitken。本書將于今年8月上市,您可通過搜索關(guān)鍵詞“Keating”在Springer的網(wǎng)站進(jìn)行定購。
Keating說,他希望LPMM將使低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)的可用性變得更廣泛,因而所有的芯片設(shè)計(jì)都能利用它們。“我完全了解芯片設(shè)計(jì)工程師喜歡閱讀什么內(nèi)容,”他說,“ 你處于巨大的壓力之下,并且你熬了很長時(shí)間在工作。如果能為這些小伙子提供一些使工作更具有可追溯性的信息,那就是本書的根本目的。”
