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Su PWC, il mercato della tecnologia dei semiconduttori è in crescita: l’anno scorso ha raggiunto i 481 miliardi di dollari. Ma il suo tasso di crescita recentemente . Le ragioni del declino includono processi di progettazione dei dispositivi confusi e una mancanza di automazione.
Alcuni anni fa, gli ingegneri di Intel che quando si crea un microprocessore ad alte prestazioni è necessario utilizzare 100-150 strumenti software separati (). La situazione può aggravarsi nel caso di dispositivi eterogenei, la cui architettura comprende diversi tipi di chip: ASIC, FPGA, CPU o GPU. Di conseguenza, si verificano errori di progettazione che ritardano il rilascio dei prodotti.
Nonostante il gran numero di strumenti ausiliari, gli ingegneri sono ancora costretti a svolgere parte del lavoro manualmente. Gli autori del libro""dicono che a volte i designer scrivere script in Skill o Python di due milioni di righe con cui creare librerie .
Vengono scritti anche script per analizzare i report generati dai sistemi EDA. Quando si sviluppa un chip utilizzando una tecnologia di processo a 22 nm, questi rapporti possono richiedere fino a 30 terabyte.
La DARPA ha deciso di correggere la situazione e provare a standardizzare i processi di progettazione. Anche in agenzia che i metodi esistenti per creare chip sono obsoleti. Organizzazione programma quinquennale , che mira a sviluppare nuovi strumenti per automatizzare i processi di progettazione dei chip.
Che tipo di programma
Il programma coinvolge diversi progetti che utilizzano l’apprendimento automatico e le tecnologie cloud per automatizzare le singole fasi della creazione dei chip. Nell'ambito dell'iniziativa (diagramma 1) più di dieci strumenti. Successivamente parleremo più in dettaglio di alcuni di essi: Flow Runner, RePlAce, TritonCTS, OpenSTA.
Corridore di flusso è uno strumento per la gestione delle librerie RTL e GDSII. Questi ultimi sono file di database che rappresentano uno standard industriale per lo scambio di informazioni sui circuiti integrati e sulle loro topologie. La soluzione si basa sulla tecnologia dei container Docker. Puoi eseguire Flow Runner sia nel cloud che localmente. La guida all'installazione si trova nel repository ufficiale .
Sostituire è una soluzione cloud basata sull'apprendimento automatico, responsabile del posizionamento dei componenti su un chip e dell'automazione del routing. Di , gli algoritmi intelligenti aumentano l’efficienza dello strumento del 2–10% rispetto ai sistemi classici. Inoltre, l’implementazione nel cloud semplifica la scalabilità. È disponibile anche la guida all'installazione e alla configurazione .
TritonCTS — un'utilità per ottimizzare gli impulsi di clock forniti al chip. Aiuta a indirizzare i segnali dell'orologio a tutte le parti del dispositivo con gli stessi ritardi. Il principio di funzionamento si basa su . Questo approccio efficienza di distribuzione del segnale del 30% rispetto ai metodi tradizionali. Gli sviluppatori affermano che in futuro questa cifra potrà essere aumentata al 56%. Codice sorgente e script TritonCTS disponibili .
ApriSTA — un motore per l'analisi statica del timing. Offre al progettista l'opportunità di verificare la funzionalità del chip prima che venga effettivamente assemblato. Codice di esempio in OpenSTA così
@@ -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
L'utilità supporta descrizioni netlist di codice Verilog, librerie di formati Liberty, file SDC, ecc.
Vantaggi e svantaggi
Esperti di IBM e IEEE che le tecnologie cloud e l’apprendimento automatico sono ormai attesi da tempo per essere utilizzati nella produzione di chip. Secondo loro, il progetto DARPA può diventare un esempio riuscito dell'implementazione di questa idea e l’inizio dei cambiamenti nel settore.
Si prevede inoltre che la natura aperta di OpenROAD creerà una potente comunità attorno agli strumenti e attirerà nuove startup.
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Ci sono già dei partecipanti: un laboratorio che sviluppa chip con sede presso l'Università del Michigan, , che testerà gli strumenti open source di OpenROAD. Ma non è ancora noto se le nuove soluzioni potranno avere un effetto notevole sul costo dei prodotti finali.
Nel complesso, si prevede che gli strumenti sviluppati sotto la guida della DARPA avranno un impatto positivo sul settore dei processori e nuovi progetti inizieranno ad emergere in quest'area. Un esempio potrebbe essere uno strumento — consente di progettare chip con un numero illimitato di componenti. gEDA include utilità per la modifica e la modellazione di microcircuiti e routing della scheda. La soluzione è stata sviluppata per le piattaforme UNIX, ma alcuni dei suoi componenti funzionano anche sotto Windows. È possibile trovare una guida per lavorare con loro .
Gli strumenti disponibili gratuitamente offrono alle organizzazioni indipendenti e alle startup più opzioni. È possibile che, nel tempo, i nuovi approcci di OpenROAD allo sviluppo di strumenti EDA e alla progettazione di chip possano diventare uno standard del settore.
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Fonte: habr.com