Foto — — CC BY
Podle PWC, trh polovodičových technologií roste — v loňském roce dosáhl výšky 481 miliard dolarů. Ale tempo jeho růstu v poslední době . Mezi příčinami poklesu je složitost procesů návrhu zařízení a nedostatek automatizace.
Ještě před několika lety inženýři z Intelu , že při návrhu vysoce výkonného mikroprocesoru je třeba použít 100–150 různých softwarových nástrojů (). Situace se může zhoršit v případě heterogenních zařízení, jejichž architektura zahrnuje několik různých typů čipů — ASIC, FPGA, CPU nebo GPU. V důsledku toho vznikají chyby při návrhu, které zpožďují uvedení produktů na trh.
Navzdory velkému počtu pomocných nástrojů část práce inženýři stále musí vykonávat ručně. Autoři knihy „“ tvrdí, že někdy návrháři musí psát skripty v jazyce Skill nebo Python o dvou milionech řádků pro vytváření knihoven s .
. Skripty se také píší pro analýzu zpráv generovaných EDA systémy. Při vývoji čipu s technologií 22 nm mohou tyto zprávy dosahovat až 30 terabajtů.
Situaci se rozhodli napravit a pokusit se standardizovat návrhové procesy v DARPA. V agentuře také , že současné metody výroby čipů jsou zastaralé. Organizace pětiletý program , jehož cílem je vyvinout nové nástroje pro automatizaci procesů návrhu čipů.
Co je to za program
V programu se účastní několik projektů, které využívají strojové učení a cloudové technologie pro automatizaci jednotlivých fází výroby čipů. V rámci iniciativy (schema 1) více než deset nástrojů. Níže podrobně představíme některé z nich: Flow Runner, RePlAce, TritonCTS, OpenSTA.
Flow Runner — je nástroj pro správu knihoven RTL a GDSII. Tyto poslední představují databázové soubory, které jsou průmyslovým standardem pro výměnu informací o integrovaných obvodech a jejich topologiích. Základem tohoto řešení je kontejnerová technologie Docker. Flow Runner lze spouštět jak v cloudovém prostředí, tak i lokálně. Příručka k instalaci je k dispozici v oficiálním repozitáři .
RePlAce — cloudové řešení založené na strojovém učení, které se zabývá umístěním komponentů na čipu a automatizací trasování. Podle , inteligentní algoritmy zvyšují efektivitu nástroje o 2–10 % ve srovnání s klasickými systémy. Kromě toho cloudová implementace usnadňuje škálovatelnost. Příručka k instalaci a nastavení je také k dispozici .
TritonCTS — utilita pro optimalizaci taktových impulsů dodávaných na čip. Pomáhá směrovat synchronizační signály na všechny části zařízení se stejnými zpožděními. Princip činnosti je založen na . Tento přístup efektivitu distribuce signálů o 30 % ve srovnání s tradičními metodami. Vývojáři uvádějí, že v budoucnu by tento ukazatel mohl být zvýšen na 56 %. Zdrojový kód a skripty TritonCTS jsou k dispozici .
OpenSTA — engine pro statickou časovou analýzu. Umožňuje vývojáři zkontrolovat funkčnost čipu ještě před jeho skutečnou montáží. Příklad kódu v OpenSTA takto.
@@ -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
Utilita podporuje netlist popisy kódu ve Verilogu, knihovny ve formátu Liberty, SDC soubory a další.
Výhody a nevýhody
Odborníci z IBM a IEEE , že cloudové technologie a strojové učení je třeba již dávno využít v výrobě čipů. Podle jejich názoru může projekt DARPA představovat úspěšný příklad realizace této myšlenky a základ změnám v průmyslu.
Dále se očekává, že otevřená povaha OpenROAD vytvoří kolem nástrojů silné komunitu a přiláká nové startupy.
Foto — — CC BY
již existují účastníci — laboratoř zabývající se vývojem čipů na základě Michiganské univerzity, , kdo otestuje otevřené nástroje OpenROAD. Zatím však není jasné, zda nová řešení dokážou mít významný vliv na cenu konečných produktů.
Celkově se očekává, že nástroje vyvíjené pod vedením DARPA přinesou pozitivní dopad na průmysl procesorů a v této oblasti se začnou objevovat stále nové projekty. Příkladem může být nástroj — umožňuje navrhovat čipy s neomezeným počtem komponentů. gEDA zahrnuje nástroje pro editaci a modelování integrovaných obvodů a trasování desek. Řešení bylo vyvíjeno pro UNIX platformy, ale řada jeho komponentů funguje i na Windows. Příručku k jejich používání lze nalézt .
Volně dostupné nástroje poskytují nezávislým organizacím a startupům více možností. Existuje pravděpodobnost, že časem se nové přístupy OpenROAD k vývoji EDA nástrojů a tvorbě čipů mohou stát odvětvovým standardem.
O čem píšeme v našem firemním blogu:
Zdroj: habr.com
