如何发现电源故障？知道你设计在执行功能时消耗的功率就能解决

2023-5-21 19:10| 发布者: 开心| 查看: 301| 评论: 0

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摘要: {本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}你的设计在执行特定功能时要消耗多少功率？对于许多设计来说，正确地掌握这个问题可能会决定成败，但要知道这个正确的数字并不像听起来那么容易。功率分析所预测的功率与硅片消耗的功率之间存在着巨大的差距 ...

{本文由家电维修技术论坛小编收集整理资料}你的设计在执行特定功能时要消耗多少功率？对于许多设计来说，正确地掌握这个问题可能会决定成败，但要知道这个正确的数字并不像听起来那么容易。功率分析所预测的功率与硅片消耗的功率之间存在着巨大的差距。在已知的差距被弥补的同时，新的挑战和要求也在对工具提出。这使得功率分析和早期的功率优化尝试成为EDA最具创新性的领域之一。各种市场都关注功率的不同方面，每一个方面都会影响设计或实现过程的特定方面，同时，几何尺寸的缩小也增加了新的物理效应，而这些效应尚未被完全纳入。设计和验证团队不得不重新配置，以应对这些挑战，同时平衡降低功耗带来的投资回报率与改进设计或更便宜的产品。"功耗感知设计至关重要，并得到了很多关注，但根本不是一个简单的过程，"Arm公司杰出工程师James Myers说。"这也是完全不同的，取决于设计的种类。" 这推动了人们对这个问题的大量关注。"每一个客户都对功率感兴趣，"Cadence的产品管理总监Rob Knoth说。"但功率的含义会随着每一次对话而改变。有的产品以消耗多少电量而生，也有的产品以消耗多少电量而死。其他人则更关心他们将需要多少台空调，或者他们是否能从环境能源中为设备供电。他们都会通过不同的视角来看待电源和功率错误。" 定义电力虫子听起来很简单，但它是什么呢？"我们将电源错误定义为不希望的功耗，"Ansys公司PowerArtist产品管理负责人Preeti Gupta说。"它对功能没有帮助。但功率是一个数字。如果我的设计消耗了500毫瓦，我怎么知道这是否是最佳的？是不是离我应该的位置有5倍的差距？" 猎取功率错误也许一个更重要的问题会被问到，当一个芯片回来后，消耗的功率比预期的要大。你如何找到这个功耗错误的原因，是哪种故障可能导致预测和实际的分歧？过程中哪里让你失望了？一些潜在的脱节现象如图1所示。

图1：今天的特设功率分析。这个bug可能在非常详细的层面上，也可能在最高的抽象层面上，以及中间的任何地方。设备的灵活性可以是一种祝福，也可以是一种诅咒。"今天，设计师们看到了一系列可以使用的器件，"Synopsys设计组高级职员应用工程师Haran Thanikasalam说。"例如，代工厂提供高Vt器件、低Vt器件和超低Vt器件。如果你采用高Vt器件，那些器件速度较慢，但它们耗散的功率较小，而如果我们采用超低Vt器件，它们的速度非常快，但同时它们的漏电现象非常严重。在决策中可能会浪费很多功率。此外，当把低Vt器件和高Vt器件结合在一起时，某些代工厂或工艺不允许这两种扩散合并在一起，所以它们必须是单独的扩散，这就会影响你的领域。" 在最新的节点上，新的效应就会出现。"今天的设备几乎达到了角质级，"Thanikasalam补充道。"即使是轻微的变化也会大规模地改变设备的工作方式。我们甚至如何测量功率，以及如何将这些由模拟提供的功率数字与实际硅片相关联？这是一个越来越严重的问题，因为在硅片上，你无法准确地指出某个特定的块，比如内存，到底浪费了多少，因为你没有办法测量这些信息。" 在系统层面，发现了不同的问题。"仿真器本质上受限于它们能模拟的周期数，或者它们能运行的现实场景数，"Ansys的Gupta说。"用户需要能够采取真实的芯片级流量的工具和方法论，并在早期对其进行建模。他们需要考虑，对于10亿个时钟周期，有不同的操作模式，这就是相应的功率曲线。这是我的视频IP打开和关闭的时候，我的CPU子系统或者GPU子系统闲置的时候，任何暴露的功耗bug都会有非常大的影响。想象一下，在几秒钟的时间里，你的GPU子系统可能已经被关闭了。在简单的模拟场景中，你无法认识到这一点，但在现实的应用场景中，你或许能够认识到这一点。" 这就造成了抽象性和保真性的老难题。"当你进入更高的抽象水平时，你不可能像设计更明确时那样具有同样的准确性，"Gupta补充道。"但早期分析确实可以提供对更高影响功率问题的见解。今天，许多团队专注于RT级。例如，您正在查看一个具有数百万个倒装触发器的设计，您希望提取一个通用的高级使能。但在RTL，一个时钟网是理想的，这可以提供不太可预测的结果。我们必须估计负载，它将驱动什么样的电容。我们做时钟门拆分，我们做缓冲区尺寸调整，我们创建网状网络、树状网络，我们的想法是，这不是要达到一个超级精确的功率数字，而是这些高级功率调试方案应该被保真地识别出来。" 关注度不断扩大 Cadence的Knoth问道：

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