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IC设计的前向和向后兼容

从建筑权衡到重用和标准,确保设计前进正在变得越来越困难。

由于建筑,终端市场和机器学习等技术加速创新步伐,设计的未来典型变得越来越困难。

维持市场份额和分析的传统方法,在产品的下一个重新上的过程中落后。他们被最佳猜测更换了关于市场趋势的最佳猜测,并且需要平衡可编程性的成本,以涉及绩效,电力和时间到市场的竞争力。底线是预测特定设计如何票价的速度越难,应该在整个预测的寿命中添加到票价中,以及其他相关技术如何影响该设计的情况。

“你需要获得第一批硅,可以按时降低成本并准时到达市场,”Synopsys的产品营销,移动,汽车和消费者IP总监Hezi Saar表示。“投资真正专注于包括合适的功能,获得成本对,包括产品的正确接口和标准。然后,您需要通过尽可能多的应用程序返回返回此投资。“

例如,存在AI加速器芯片还针对AI边缘设备,这可能需要一组独特的特征。“我会有这套不同的市场的功能,但我会做两个不同的筹码吗?可能不是。如果我能够在其中做到,那么在现在的成本中它不会是最好的,但这将使我能够随着时间的推移而得到更多。在以后的成本方面会更有效。“

这落在了平台类型的方法下,其中与一系列遗留和新设备的连接设计成SoC。“如果你想拥有LPDDR4或LPDDR5,你可以选择使用相同的芯片,因为你不想统治自己的市场,”他说。“当然,市场包含一些主流,一些高端应用程序,所以如果您定位了您想要这样做的多个市场。”

缺点是支持遗留标准的IP提供商代价高昂。支持所有传统节点的PPA罚款,验证所有传统节点,并测试最终产品本身以及所有可能的模式。此外,还有可能随时间出现的互操作性问题。

“决定在哪里撤回向后兼容性需要沉重的考虑,”萨尔说。“什么是市场?它是什么阶段?您作为SoC供应商的哪些空间?您的市场是否会接受您降低兼容性?我们正在谈论SOC,但这些是连接到连接器的SOC,您无法控制。在那里有很多设备与遗留HDMI和USB,您不能下降,并且SoC提供商需要查找设备市场和连接到您的设备。那里还有遗留设备,所以你需要做出意识决定你想做什么。“

越来越高兴的表彰芯片的进步步伐正在加速。其中一部分是由脱模的缩放驱动,以改善性能和减少电力,推动芯片制造商开发新的架构和包装技术,以弥补这些缺陷。其中一部分也是全新市场的开放,如AI,汽车和边缘计算。结果是,即使在单一设计周期的过程中,设计团队也很难发生变化。

“发生了很多新的创新 - 新网络即将到来,工作负载来自市场,其中许多人都有新的运营商,人们没有设计或已知先验的运营商。Suhas Mitra,Tensilica Ai产品的产品营销总监Suhas Mitra更快。“这种方法许多人采取的是制作一个非常坚硬和固定的加速器,这很好地完成某物。但是,当你顺其自然时,赶上赶上人们一直在进行新的网络时变得非常困难。然后,当您映射它们时,基本上变得非常困难。做未来校样的一种方法是将更通用的处理器或通用DSP附加到加速器。通过这样做,DSP基本上是所有无法直接映射在加速器上的所有运算符的捕获量。“

用于处理这些快速变化的转到解决方案之一是将一些功能置于软件中。虽然这较慢,节能较少,但它具有很大的经济效益。

“这回到了软件工具区,”Mitra说。“在软件工具链中,您有能力消耗网络,以及拍摄新网络的能力,分析它,然后吐出可以在加速器上运行的代码。通过DSP,技术上您是未来的未来用连接到加速器的协处理器,或连接到加速器的DSP。但是要利用我需要软件灵活和敏捷的东西,以便随着新的工作负载提出来,我可以映射它们。我需要一个很好的工具链和一个编译器流来映射这些处理器。“

向左和向右看
正向和后向兼容性通常取决于市场部门。

“行业中的没有人希望他们的旧系统过时,需要全面更新一切,”VTool高级数字设计师Aleksandar Mijatovic说。“他们希望从先前的设置中继承它们的昂贵和经过验证的功能,并添加一些新的电子产品。尽管如此,你还有或多或少地应对它,你知道哪些行业不能不承担不兼容的。例如,如果您正在运行核电站,那么,除非绝对必要,否则您不会改变某些东西。但是,如果您正在构建iPad,您可以完全改变整个电子产品,因为它是本身的产品。如果您的组件全部全新,您不会被击中。“

不担心向后兼容性允许更快的设计周期和设计内的创新。

“进入更大的系统的一切都必须向后兼容,直到某些系统中的所有旧组件都被更新版本替换为”捷径“。”“世界上最大的公司试图猜测接下来会有什么,准备何心所权。您可以做的最好的事情是倾听不间断地对人们的需求,并倾听市场正在追求新趋势的地方。但是自从你正在和你一起去的时候,它仍然是一个赌博。有时你的想法是有效的,特定技术将成为未来的东西,每个人都开始使用你的产品,因为它有一些在竞争之前的东西。“

从芯片架构的角度来看,遗留支持增加了成本。通过软件修补程序和调试,维护遗留支持的成本更多。此外,它还为芯片添加区域。

“如果您仍然希望支持与前一个市场相同的市场,您可以决定使用当前的功能运行,但留下以前的功能,”vtool的项目经理Olivera Stojanovic说。“但随后,您可能对大规模生产的成本增加了两倍。它真的需要对整个市场的分析以及需求的需求。或者,如果您是市场上的第一个,那么您正在创造需要。仍然,或多或少地,它是关于市场需求和价格之间的权衡和您将出售的卷。“

当然,该软件世界习惯于处理技术的持续升级,这对于依赖机器学习的应用尤其如此。“这些应用程序不断学习和改进需要可下载的升级。该软件通常在非常稳定的硬件平台上运行,但平台如何升级或差异,而无需重建它们。随着时间的定制来定制对于保持需求的变化至关重要。这样做的一个键是建立一个可重构的硬件平台,以允许这种灵活性。有很多方法可以实现这一目标,但很多公司正在采用异构计算,包括不同的元素,如软件可编程发动机,加速器和可编程逻辑。整合所有这些组件有助于满足低延迟,性能和容量需求,同时仍实现平台灵活性。最终,该想法是在整个产品生命周期中延长硬件的寿命,因为对应用的持续改进。但这样做需要进行核查。如果我们查看敏捷开发流程,其中一个原则是执行持续的集成和测试。 If we apply that to hardware development, we can begin to understand that as changes are made, verification must also be done to ensure that changes don’t introduce new bugs, safety issues, or security vulnerabilities,” pointed out Rob van Blommstein, head of marketing at OneSpin Solutions.

数据驱动的未来打样
数据在未来打样中起着越来越重要的作用。它可用于评估市场趋势,并且可以用于匹配设计中所需的内容,既适用于一个或多个应用的​​芯片的设计和验证。通常,所需的兼容性越大,需要处理和分析更多的数据。

“验证数据的数量与测试的长度成比例,”Valtrix Systems首席执行官Shubhodeep Roy Choudhury说。“序列越短,序列,它会生成的验证数据越少。例如,选择C / C ++写入存储器复制测试始终会产生长而无效的测试,与装配序列相比生成更多数据。因此,刺激开发人员需要精心规划各种方案的意图转换为测试序列。优化与任何方案相关的脚手架指令的数量必须是测​​试开发活动的关键标准之一。“

其中一些只是应用多年来发展的最佳实践。“测试刺激发电机的性质需要可重复,”Roy Choudhury说。“每次传递相同的输入种子时,该工具必须确定地和架构上下文一起生成相同的测试序列。如果需要,这将确保验证数据可以忠实地在稍后重新创建。需要重点以减少验证数据量的另一个区域是故障铲斗机制。如果故障可以映射到刀具签名或断言,则更容易识别回归的故障并消除重复的失败。“

其中一些也需要创新如何使用数据。通过运行更有意义的刺激可以优化验证数据。“这包括可以在锻炼经历变化的逻辑的测试或导致最近的错误的测试,”他说。“AI / ML可以通过使用覆盖反馈来调整约束/输入的方式在此处发挥重要作用,以使其导致生成有意义的测试。”

对冲可编程性
另一种用于未来校样架构的方法正在制作更多的设计重新编程。这是FPGA和EFPGA在AI和ML时代迅速增长的主要原因之一。软件也是如此,它通过几乎永久的补丁流非常灵活。

“有效地,这意味着更多的软件和更多控制器,”Imperas Software的首席执行官Simon Davidmann表示。“它需要子系统和处理器而不是RTL,然后您可以重新加载软件 - 只要软件有效运行。”

Permant Superation的公司是凭证涉及为这些算法评估其架构的开发人员。“模拟器帮助人们建立这些架构的模型,以便他们在RTL冻结之前可以在其上尝试他们的软件,”Davidmann说。“在某些方面,通过具有仿真和虚拟平台,您可以构建您正在考虑的模型,了解它是如何为不同类型的应用程序工作,并重新配置它并更改事物。虽然不是每个人都这样做,但很多人都这样做。当他们获得模拟和跑步时,他们会尝试不仅仅是铭记的东西。此外,一旦你有一个仿真平台,你会考虑回归测试 - 不仅仅是你目前正在玩的。您可以正常运行以前的设计,以检查遗留软件仍在运行。在你考虑未来的时候,你大部分时间都必须与你带走。“

规划未来需要大量的审判和错误。“模拟器用于架构决策,试图为未来和不同类型的功能进行新配置,”他说。“它会运行Zephyr和Freertos吗?如果在这些平台上有效,它也会运行以前的功能吗?设计团队还常见的是,他们认为他们的旧设计仍然适用于ARM或MIPS或PowerPC,同时也期待未来,并尝试不同的配置。虚拟平台有助于保持架构设置,因此它可以在将来很有用,同时还提供了分析在配置上运行的不同软件的能力。“

对于为其核心构建复杂测试窗的公司来说,工程团队将尝试在下一个核心上使用相同的测试台。在虚拟化环境中使用处理器模型时,必须将数据从RTL中拉出到测试铃声中,以便与核心模型进行比较,因为模拟器执行每个指令周期的参考比较。这里的一个挑战源于新核心不会提取相同信息的事实,因此无法使用相同的测试窗。反过来,这会产生更多的工作。

“在验证生态系统中,需要更具标准,因为人们正在努力重复使用,”Davidmann说。“验证IP传统上专注于目标,例如USB,Tilelink或AMBA。从验证生态系统中,需要标准,因此IP可以使用不同的核心。这不仅仅是关于它的测试。它是它所生活的基础设施,因为你想重新使用它。可能是您在Cadence环境中,Synopsys都有您想要的验证IP。但是因为那里没有标准,你不能在你的节奏环境中使用它,反之亦然。虽然这是早期的,但验证生态系统中需要有一些更多标准,以帮助这种想法未来证明它的验证位。“

市场压力
这些设计和验证压力因终端市场而异。但它们在汽车竞技场中特别具有挑战性,在那里利用前沿技术和遵守支持可靠性和与道路上的其他车辆相互作用的法规之间存在微妙的平衡。

“Automotive systems have to be in the car a long time, so when you deploy a system, if you’re not at the very leading edge, you’re going to fall behind,” said Frank Ferro, senior director of product marketing for IP cores at Rambus. “You’re not going to be able to change it often. Due to this, automotive chip architects have to be more aggressive in their IP, and in their semiconductor architecture selections. At the same time, they’ve got to deal with all the reliability issues.”

游戏机市场共享一些相同的要求。“游戏机本身必须留在市场上10到15年,所以有趣的挑战是提供在发布日期的领先优势,但在奥运会变得更好时仍然有足够的力量。人们需要更多的视觉体验,“德文求女斯特·沃霍斯说,在兰姆斯的杰出发明者。“用汽车,你试图获得最佳的硬件,因为你知道事情要升级,他们就可以升级,并且他们必须保持很长一段时间。这就通过猜测未来的样子来设计如何设计一切兼容的挑战。您必须有一个相对良好的考虑策略,以允许将其发生到未来。当汽车开始支持蓝牙时,蓝牙耳机将工作一段时间,然后如果升级,则可能无法工作。此外,某些品牌的蓝牙耳机在某些车上没有工作。这对兼容性和稍微兼容性的兼容性说话,这是预测和计划的更难的事情。“

在Automotive中,有关在需要传递某些认证时与遗留IP或代码有关的激烈讨论。“这是涉及这里的公司的一个巨大问题,”Vtool的Olivera Stojanovic项目经理Olivera Stojanovic项目经理说。“当你从头开始开发一些东西时,你知道标准,它更容易。但是遗产,那是一个问题。“

如果它是ADAS SOC或IVI SOC,这些是对某个开发人员可能拥有的功能更具体,并且它将其与汽车或某些汽车制造商中的某种架构捆绑在一起,这通常使用该ADAS SoC。结果,还有更多的偏向这种特定的架构。

“但是有多功能的设备,例如图像传感器,”Synopsys'AAR说。“虽然商业市场的设计不同于汽车市场,但基本功能是相似的。有图像信号处理器可以介入多个图像传感器和SERDES之间,也可以是多功能的。是的,有这层额外的汽车层,这需要设备有资格,而IP必须具有一定程度,这不是商业市场的要求。如果您想为消费者市场设计它,它是边缘的AI。当您知道您有多种图像进入您的设备时,使用一些AI推理标记,这非常简单。通过PCIe或SERDES存在连接到协处理器,如果是在汽车中。可能有一个可以在两个市场之后进行的多功能ISP。但是,它需要设计为超级空间。这似乎是许多初始启动的方法。 They can repurpose the engine. It doesn’t matter if it’s in a car necessarily or an industrial application. They can do that and be wiser about what they do and to prolong the lifetime of their product.”



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