On տրված PWC, կիսահաղորդչային տեխնոլոգիաների շուկան աճում է, անցյալ տարի այն հասել է 481 միլիարդ դոլարի: Բայց նրա աճի տեմպերը վերջերս снились. Անկման պատճառները ներառում են սարքի նախագծման գործընթացները շփոթեցնող և ավտոմատացման բացակայություն:
Մի քանի տարի առաջ Intel-ի ինժեներները писалиոր բարձր արդյունավետությամբ միկրոպրոցեսոր ստեղծելիս պետք է օգտագործել 100–150 առանձին ծրագրային գործիքներ (EDA- ն) Իրավիճակը կարող է սրվել տարասեռ սարքերի դեպքում, որոնց ճարտարապետությունը ներառում է մի քանի տարբեր տեսակի չիպեր՝ ASIC, FPGA, CPU կամ GPU։ Արդյունքում, դիզայնի սխալներ են տեղի ունենում, որոնք հետաձգում են արտադրանքի թողարկումը:
Չնայած օժանդակ գործիքների մեծ քանակին, ինժեներները դեռևս ստիպված են որոշակի աշխատանք կատարել ձեռքով: Գրքի հեղինակները «Ընդլայնված տրամաբանական սինթեզ«Ասում են՝ երբեմն դիզայներները պետք է Գրեք սկրիպտներ Skill-ում կամ Python-ում երկու միլիոն տողից՝ գրադարաններ ստեղծելու համար բջիջները.
Սցենարները գրվում են նաև EDA համակարգերի կողմից ստեղծված հաշվետվությունները վերլուծելու համար: 22 նմ պրոցեսի տեխնոլոգիայի օգտագործմամբ չիպ մշակելիս այս հաշվետվությունները կարող են տևել մինչև 30 տերաբայթ:
DARPA-ն որոշել է շտկել իրավիճակը և փորձել ստանդարտացնել նախագծման գործընթացները։ Գործակալությունում նույնպես հաշվի առնելոր չիպեր ստեղծելու գոյություն ունեցող մեթոդները հնացած են: Կազմակերպություն գործարկվել է հնգամյա ծրագիր OpenROAD, որի նպատակն է մշակել նոր գործիքներ՝ չիպերի նախագծման գործընթացները ավտոմատացնելու համար։
Ինչպիսի ծրագիր
Ծրագիրը ներառում է մի քանի նախագծեր, որոնք օգտագործում են մեքենայական ուսուցում և ամպային տեխնոլոգիաներ՝ չիպերի ստեղծման առանձին փուլերը ավտոմատացնելու համար: Նախաձեռնության շրջանակներում մշակվում են (գծապատկեր 1) տասից ավելի գործիքներ. Հաջորդիվ ավելի մանրամասն կխոսենք դրանցից մի քանիսի մասին՝ Flow Runner, RePlAce, TritonCTS, OpenSTA:
Flow Runner RTL և GDSII գրադարանները կառավարելու գործիք է: Վերջիններս տվյալների բազայի ֆայլեր են, որոնք ինտեգրալ սխեմաների և դրանց տոպոլոգիաների մասին տեղեկատվության փոխանակման արդյունաբերության ստանդարտ են: Լուծումը հիմնված է Docker կոնտեյներային տեխնոլոգիայի վրա։ Դուք կարող եք գործարկել Flow Runner-ը և՛ ամպի մեջ, և՛ տեղական: Տեղադրման ուղեցույցը գտնվում է պաշտոնական պահոցում GitHub-ում.
Փոխարինել ամպային լուծում է, որը հիմնված է մեքենայական ուսուցման վրա, որը պատասխանատու է չիպի վրա բաղադրիչներ տեղադրելու և երթուղիների ավտոմատացման համար։ Ըստ որոշ տվյալներ, խելացի ալգորիթմները դասական համակարգերի համեմատ բարձրացնում են գործիքի արդյունավետությունը 2–10%-ով։ Բացի այդ, ամպի մեջ իրականացումը հեշտացնում է մասշտաբը: Տեղադրման և կազմաձևման ուղեցույցը նույնպես հասանելի է պահոցում.
TritonCTS — չիպին մատակարարվող ժամացույցի իմպուլսների օպտիմալացման ծրագիր: Օգնում է ժամացույցի ազդանշաններն ուղղել սարքի բոլոր մասերին՝ նույն ուշացումներով: Գործողության սկզբունքը հիմնված է H- ծառեր. Այս մոտեցումը ուժեղացնում է ազդանշանի բաշխման արդյունավետությունը 30%-ով` համեմատած ավանդական մեթոդների: Մշակողները նշում են, որ ապագայում այդ ցուցանիշը կարող է ավելացվել մինչև 56%: TritonCTS աղբյուրի կոդը և սցենարները մատչելի են GitHub-ում.
OpenSTA — շարժիչ ստատիկ ժամանակի վերլուծության համար: Այն դիզայներին հնարավորություն է տալիս ստուգել չիպի ֆունկցիոնալությունը նախքան այն իրականում հավաքելը: Օրինակ կոդ OpenSTA-ում կարծես սրա նման.
Կոմունալն աջակցում է Verilog կոդի, Liberty ձևաչափի գրադարանների, SDC ֆայլերի և այլնի ցանցային նկարագրություններին:
Առավելությունները եւ թերությունները
IBM-ի և IEEE-ի փորձագետները տոնելոր ամպային տեխնոլոգիաները և մեքենայական ուսուցումը վաղուց ուշացել են չիպերի արտադրության մեջ օգտագործելու համար: Նրանց կարծիքով, DARPA նախագիծը կարող է դառնալ այս գաղափարի իրականացման հաջող օրինակ և կդնի արդյունաբերության փոփոխությունների սկիզբը.
Ակնկալվում է նաև, որ OpenROAD-ի բաց բնույթը կստեղծի հզոր համայնք գործիքների շուրջ և կգրավի նոր ստարտափներ:
Լուսանկարը - Pexels - CC BY
Արդեն կան մասնակիցներ՝ Միչիգանի համալսարանում հիմնված չիպերի մշակման լաբորատորիա, կլինի առաջինը, ով կփորձարկի OpenROAD բաց կոդով գործիքները: Բայց դեռ հայտնի չէ, թե արդյոք նոր լուծումները կկարողանան նկատելի ազդեցություն ունենալ վերջնական արտադրանքի ինքնարժեքի վրա։
Ընդհանուր առմամբ, DARPA-ի ղեկավարությամբ մշակվող գործիքները ակնկալվում է, որ դրական ազդեցություն կունենան պրոցեսորային արդյունաբերության վրա, և ավելի շատ նոր նախագծեր կսկսեն ի հայտ գալ այս ոլորտում: Օրինակ կարող է լինել գործիք գեդա — այն թույլ է տալիս նախագծել չիպեր անսահմանափակ թվով բաղադրիչներով: gEDA-ն ներառում է միկրոսխեմաների խմբագրման և մոդելավորման և տախտակների երթուղիների կոմունալ ծառայություններ: Լուծումը մշակվել է UNIX հարթակների համար, սակայն դրա մի շարք բաղադրիչներ աշխատում են նաև Windows-ի ներքո։ Նրանց հետ աշխատելու ուղեցույցը կարելի է գտնել ծրագրի կայքում ներկայացված փաստաթղթերում.
Ազատ հասանելի գործիքներն ավելի շատ հնարավորություններ են տալիս անկախ կազմակերպություններին և ստարտափներին: Հնարավոր է, որ ժամանակի ընթացքում OpenROAD-ի նոր մոտեցումները EDA գործիքների մշակման և չիպերի նախագծման համար կարող են դառնալ արդյունաբերության ստանդարտ: