對于當今的移動高性能系統(tǒng)而言，低功耗設(shè)計至關(guān)重要。低功耗設(shè)計能夠延長電池續(xù)航時間、降低能源成本，為消費者打造更出色的無縫體驗，具有更好的可持續(xù)性。

雖然降低功耗具有許多優(yōu)勢，但這對芯片開發(fā)者和驗證/RTL開發(fā)者來說是一項超具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。下一代SoC的設(shè)計規(guī)模預(yù)計將擴大10倍，一些設(shè)計的低功耗簽核可能需要數(shù)天才能完成。因此，要幫助開發(fā)者在合理的周轉(zhuǎn)時間內(nèi)驗證復(fù)雜的低功耗結(jié)構(gòu)，先進的低功耗驗證解決方案必不可少。

新思科技的VC LP Advanced靜態(tài)低功耗驗證解決方案提供了優(yōu)異的解題思路，并已成功通過三星晶圓代工廠（以下簡稱三星）的認證。作為靜態(tài)檢查解決方案，VC LP Advanced技術(shù)能夠有效應(yīng)對低功耗設(shè)計的驗證復(fù)雜性，并簡化和加快調(diào)試過程。

通過在RTL、綜合后階段和布局布線后階段采用新思科技的VC LP Advanced解決方案，三星實現(xiàn)了十億門級5nm低功耗移動設(shè)計簽核，與傳統(tǒng)方法相比，能夠更早、更高效地發(fā)現(xiàn)低功耗錯誤。得益于多線程技術(shù)，仿真過程現(xiàn)在能夠更高效地識別動態(tài)低功耗問題，從而使運行速度加快大約一倍。此外，簽核抽象模型（SAM）流程可顯著縮短運行時，實現(xiàn)整個芯片層面的頂層驗證。這些優(yōu)勢幫助我們節(jié)省了大量開發(fā)時間，使驗證團隊能夠?qū)Ｗ⒂诟喔邇r值任務(wù)。

Jianfeng Liu

設(shè)計技術(shù)團隊首席工程師

三星

三星的低功耗設(shè)計使用了極其復(fù)雜的低功耗SoC設(shè)計技術(shù)，雖然可實現(xiàn)精細的電源管理，但也增加了設(shè)計和驗證過程的復(fù)雜性。以下是三星晶圓代工廠設(shè)計中的一些常見低功耗技術(shù)：

功率門控與隔離單元：功率門控技術(shù)用于在IC設(shè)計中實現(xiàn)電源開關(guān)，需要在電源關(guān)閉時使用隔離門將電源域的邊界箝位至已知值。電源管理單元通過使能信號來控制電源開關(guān)和隔離單元，以確保關(guān)斷期間，在合適的時間箝位至恰當?shù)闹怠?/p>

保留單元：保留單元是與功率門控一同使用的另一項技術(shù)。在每個關(guān)斷模塊中，當模塊關(guān)閉時，模塊中的部分或全部觸發(fā)器都會保存先前的值。模塊通電后，先前保存的值將恢復(fù)。這不僅減少了獲得已保存狀態(tài)所需的時間和步驟，還縮短了將模塊恢復(fù)到先前功能水平所需的整體時間，從而有效節(jié)省功耗。

電壓轉(zhuǎn)換器：為了實現(xiàn)多電壓設(shè)計，需要在各個單獨的電壓島中進行設(shè)計，而島與島之間的跨電壓可能需要使用“電平轉(zhuǎn)換器”單元，以實現(xiàn)和分析具有不同電壓特性的模塊。

與始終在線的SoC設(shè)計相比，復(fù)雜的低功耗SoC設(shè)計架構(gòu)以及上文提到的設(shè)計元素給芯片驗證和批準帶來了更大的挑戰(zhàn)。事實上，SoC級低功耗簽核的復(fù)雜性遠超IP級驗證，因為牽涉到復(fù)雜的設(shè)計規(guī)模、數(shù)百個電源域以及數(shù)百萬個需要驗證的低功耗狀態(tài)。此外，還存在因IP集成而起的架構(gòu)復(fù)雜性，比如功能貫穿、反饋環(huán)路和基于IP所有權(quán)的報告分隔。

VC LP Advanced技術(shù)等靜態(tài)檢查解決方案能夠簡化并加快調(diào)試過程，從而有效降低上述復(fù)雜性。新思科技的VC LP Advanced解決方案兼?zhèn)?a target="_blank">機器學習根本原因分析（ML-RCA）功能，可通過軟件找出問題的根本原因，聯(lián)動解決報告中其他行的錯誤，而不是對著一份誤報非常多的報告進行調(diào)試。ML-RCA功能實際上會將大量違例進行歸類，并附上具體的根本原因。在此基礎(chǔ)上，用戶可以按照類別進行調(diào)試，而不必逐一檢查每個違例。VC LP可無縫擴展，以滿足SoC級的復(fù)雜性、容量和性能要求，并加快從RTL到電源網(wǎng)格網(wǎng)表的低功耗簽核。

最終，在支持機器學習的大容量VC LP Advanced解決方案的協(xié)助下，三星實現(xiàn)了高度復(fù)雜的十億門級5nm移動低功耗芯片的一次性流片成功，并按時交付產(chǎn)品。

審核編輯：湯梓紅