🥇Дискусия: Проектът OpenROAD има за цел да реши проблема с автоматизирането на дизайна на процесора

Снимка - Pexels — CC BY

На данни PWC, пазарът на полупроводникови технологии расте - миналата година достигна 481 милиарда долара. Но темпът на растеж наскоро намалява. Сред причините за спада са сложността на процесите на проектиране на устройствата и липсата на автоматизация.

Преди няколко години инженерите от Intel писаличе при създаването на високопроизводителен микропроцесор трябва да използвате 100–150 отделни софтуерни инструменти (И ОТ). Ситуацията може да се влоши в случай на разнородни устройства, чиято архитектура включва няколко различни типа чипове - ASIC, FPGA, CPU или GPU. В резултат на това възникват грешки в дизайна, които забавят пускането на продуктите.

Въпреки големия брой помощни инструменти, инженерите все още са принудени да вършат част от работата ръчно. Авторите на книгата "Усъвършенстван логически синтез"казват, че понякога дизайнерите трябва да пишете скриптове в Skill или Python от два милиона реда, с които да създавате библиотеки клетки.
Пишат се и скриптове за анализиране на отчети, генерирани от EDA системи. При разработване на чип, използващ 22nm технология, тези отчети могат да отнемат до 30 терабайта.

DARPA реши да коригира ситуацията и да се опита да стандартизира процесите на проектиране. И в агенцията помислетече съществуващите методи за създаване на чипове са остарели. Организация стартира петгодишна програма Отворен път, който има за цел да разработи нови инструменти за автоматизиране на процесите на проектиране на чипове.

Каква програма

Програмата включва няколко проекта, които използват машинно обучение и облачни технологии за автоматизиране на отделни етапи на създаване на чипове. Като част от инициативата се разработват (диаграма 1) повече от десет инструмента. След това ще говорим по-подробно за някои от тях: Flow Runner, RePlAce, TritonCTS, OpenSTA.

Flow Runner е инструмент за управление на RTL и GDSII библиотеки. Последните са файлове на бази данни, които са индустриален стандарт за обмен на информация за интегрални схеми и техните топологии. Решението е базирано на контейнерна технология Docker. Можете да стартирате Flow Runner както в облака, така и локално. Ръководството за инсталиране е в официалното хранилище на GitHub.

RePlAce е облачно решение, базирано на машинно обучение, което отговаря за поставянето на компоненти върху чип и автоматизирането на маршрутизирането. от някои данни, интелигентните алгоритми повишават ефективността на инструмента с 2–10% в сравнение с класическите системи. Освен това внедряването в облака улеснява мащабирането. Налично е и ръководство за инсталиране и конфигуриране в хранилището.

TritonCTS — помощна програма за оптимизиране на тактови импулси, подавани към чипа. Помага за насочване на часовникови сигнали към всички части на устройството със същите закъснения. Принципът на действие се основава на H-дървета. Този подход се увеличава ефективност на разпространение на сигнала с 30% в сравнение с традиционните методи. Разработчиците казват, че в бъдеще тази цифра може да бъде увеличена до 56%. Наличен изходен код и скриптове на TritonCTS на GitHub.

OpenSTA — двигател за статичен анализ на времето. Той дава възможност на дизайнера да провери функционалността на чипа, преди той действително да бъде сглобен. Примерен код в OpenSTA изглежда като 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

Помощната програма поддържа описания на netlist на Verilog код, библиотеки с формат Liberty, SDC файлове и др.

Предимства и недостатъци

Експерти от IBM и IEEE маркаче облачните технологии и машинното обучение отдавна са закъснели за използване в производството на чипове. Според тях проектът DARPA може да се превърне в успешен пример за реализацията на тази идея и ще постави началото на промените в индустрията.

Очаква се също, че отвореният характер на OpenROAD ще създаде мощна общност около инструментите и ще привлече нови стартиращи компании.

Снимка - Pexels — CC BY

Вече има участници - лаборатория, разработваща чипове, базирана в Мичиганския университет, ще бъде първият, който ще тества инструментите с отворен код на OpenROAD. Но все още не е известно дали новите решения ще могат да имат забележим ефект върху цената на крайните продукти.

Като цяло, инструментите, които се разработват под ръководството на DARPA, се очаква да имат положително въздействие върху процесорната индустрия и в тази област ще започнат да се появяват повече нови проекти. Пример за това е инструмент GEDA — позволява ви да проектирате чипове с неограничен брой компоненти. gEDA включва помощни програми за редактиране и моделиране на микросхеми и маршрутизиране на платки. Решението е разработено за UNIX платформи, но редица негови компоненти работят и под Windows. Можете да намерите ръководство за работа с тях в документацията на сайта на проекта.

Свободно достъпните инструменти предоставят на независими организации и стартиращи фирми повече възможности. Възможно е с течение на времето новите подходи на OpenROAD за разработване на EDA инструменти и дизайн на чипове да се превърнат в индустриален стандарт.

За какво пишем в нашия корпоративен блог:

Източник: www.habr.com