Снимка — — CC BY
По PWC, пазарът на полупроводникови технологии расте — миналата година той достигна 481 млрд долара. Но темповете му на растеж напоследък . Сред причините за спада е сложността на процесите на проектиране на устройства и недостатъчната автоматизация.
Още преди няколко години инженерите от Intel , че при създаването на високопроизводителни микропроцесори е необходимо да се използват 100–150 отделни софтуерни инструмента (). Ситуацията може да се влоши в случай на хетерогенни устройства, архитектурата на които включва различни типове микрочипове — ASIC, FPGA, CPU или GPU. В резултат на това възникват грешки при проектиране, които забавят пускането на продуктите.
Въпреки голямото количество помощни инструменти, част от работата инженерите все пак трябва да извършват ръчно. Авторите на книгата "" казват, че понякога проектантите да пишат скриптове на Skill или Python от два милиона реда, за да формират библиотеки с .
. Също така се пишат скриптове за анализ на отчетите, генерирани от EDA системите. При разработка на чип по 22-нм технологичен процес тези отчети могат да заемат до 30 терабайта.
За да се подобри ситуацията и да се опитат да се стандартизират процесите на проектиране, в DARPA решиха. В агенцията също , че съществуващите методи за създаване на чипове са остарели. Организацията петгодишна програма , нейната цел е да разработи нови инструменти за автоматизация на процесите на проектиране на микрочипове.
Каква е програмата
В програмата участват няколко проекта, които използват машинно обучение и облачни технологии за автоматизация на отделни етапи на създаване на чипове. В рамките на инициативата (схема 1) повече от десет инструмента. По-късно ще разкажем повече за някои от тях: Flow Runner, RePlAce, TritonCTS, OpenSTA.
Flow Runner — това е инструмент за управление на библиотеките RTL и GDSII. Последните представляват файлове с бази данни, които са индустриален стандарт за обмен на информация относно интегрални схеми и техните топологии. В основата на решението лежи контейнерната технология Docker. Flow Runner може да се стартира както в облачна среда, така и локално. Ръководството за инсталиране е налично в официалното хранилище .
RePlAce — облачно решение на базата на машинно обучение, което отговаря за разположението на компонентите на микросхемата и автоматизацията на трасировката. Според , интелигентните алгоритми увеличават ефективността на инструмента с 2–10% в сравнение с класическите системи. Освен това, реализирането в облака улеснява мащабирането. Указанията за инсталиране и настройка също са налични .
TritonCTS — утилита за оптимизиране на подаваните на чипа тактови импулси. Помага за маршрутизиране на синхросигналите към всички части на устройството с еднаква забавяне. Принципът на работа е основан на . Този подход ефективността на разпределението на сигналите с 30% в сравнение с традиционните методи. Разработчиците твърдят, че в перспектива този показател може да бъде увеличен до 56%. Изходният код и скриптовете на TritonCTS са налични .
OpenSTA — двигател за статичен времеви анализ. Той дава на разработчика възможност да провери функционалността на чипа преди неговото фактическо сглобяване. Пример за код в OpenSTA така.
@@ -6,7 +6,7 @@ read_liberty -corner ff example1_fast.lib
read_verilog example1.v
link_design top
set_timing_derate -early 0.9
set_timing_derate -early 1.1
set_timing_derate -late 1.1
create_clock -name clk -period 10 {clk1 clk2 clk3}
set_input_delay -clock clk 0 {in1 in2}
# report all corners
Утилитата поддържа netlist описания на кода на Verilog, библиотеки в формат Liberty, SDC файлове и др.
Предимства и недостатъци
Експерти от IBM и IEEE , че облачните технологии и машинното обучение отдавна е време да се използват в производството на микросхеми. Според тях, проектът DARPA може да стане успешен пример за реализиране на тази идея и началото на промени в индустрията.
Също така се очаква, че отворената природа на OpenROAD ще позволи формирането на мощна общност около инструментите и привличането на нови стартъпи.
Снимка — — CC BY
Вече има участници — лаборатория, занимаваща се с разработка на чипове на базата на Мичиганския университет, , който ще тества отворените инструменти OpenROAD. Но все още не е известно дали новите решения ще окажат значителен ефект върху цената на крайните продукти.
Очаква се, че инструментите, разработвани под ръководството на DARPA, ще имат положително влияние върху индустрията на процесорите, и в тази сфера ще започнат да се появяват все повече нови проекти. Пример за това може да бъде инструментът — той позволява проектиране на чипове с неограничен брой компоненти. gEDA включва инструменти за редактиране и моделиране на микрочипове и трасировка на платки. Решението е разработвано за UNIX платформи, но част от неговите компоненти работят и на Windows. Ръководство за работа с тях може да бъде намерено .
Свободно разпространяваните инструменти предоставят на независимите организации и стартъпи повече възможности. Има вероятност, че с времето новият подход на OpenROAD към разработването на EDA инструменти и създаването на микрочипове може да стане индустриален стандарт.
За какво пишем в нашия корпоративен блог:
Източник: habr.com
