фото - - CC BY
За PWC, ринок напівпровідникових технологій зростає — торік він досяг планки 481 млрд доларів. Але темпи його зростання останнім часом . Серед причин спаду — заплутаність процесів проектування пристроїв та нестача автоматизації.
Ще кілька років тому інженери з Intel , що з створенні високопродуктивного мікропроцесора доводиться використовувати 100–150 окремих програмних інструментів (). Ситуація може посилюватись у випадку з гетерогенними пристроями, архітектура яких включає кілька різних типів мікросхем - ASIC, FPGA, CPU або GPU. В результаті виникають помилки під час проектування, які затримують реліз продуктів.
Незважаючи на велику кількість допоміжних інструментів, частину роботи інженери все одно змушені виконувати вручну. Автори книги «» кажуть, що часом проектувальникам писати скрипти на Skill або Python з двох мільйонів рядків для формування бібліотек з .
Також пишуться скрипти для парсингу звітів, що генеруються EDA-системами. Під час розробки чіпа по 22-нм техпроцесу ці звіти можуть займати до 30 терабайт.
Виправити ситуацію та постаратися стандартизувати процеси проектування вирішили у DARPA. В агентстві також , що існуючі методи створення чіпів застаріли Організація п'ятирічну програму , мета якої – розробити нові інструменти для автоматизації процесів проектування мікросхем.
Що за програма
У програмі беруть участь кілька проектів, які використовують машинне навчання та хмарні технології для автоматизації окремих етапів створення чіпів. В рамках ініціативи (схема 1) понад десять інструментів. Далі ми докладніше розповімо про деякі з них: Flow Runner, RePlAce, TritonCTS, OpenSTA.
Flow Runner - Це інструмент для керування бібліотеками RTL та GDSII. Останні являють собою файли баз даних, які є промисловим стандартом для обміну інформацією про інтегральні схеми та їх топології. В основі рішення є контейнерна технологія Docker. Запускати Flow Runner можна як у середовищі хмар, так і локально. Посібник із встановлення лежить в офіційному репозиторії .
RePlAce - Хмарне рішення на базі машинного навчання, яке відповідає за розміщення компонентів на мікросхемі та автоматизацію трасування. за , інтелектуальні алгоритми підвищують ефективність інструменту на 2–10% проти класичними системами. Крім того, реалізація у хмарі спрощує масштабування. Гайд по встановленню та налаштуванню також лежить .
TritonCTS - Утиліта для оптимізації тактових імпульсів, що подаються на чіп. Допомагає маршрутизувати синхросигнали на всі частини пристрою з однаковими затримками. Принцип роботи збудовано на базі . Такий підхід ефективність розподілу сигналів на 30% порівняно з традиційними методами. Розробники кажуть, що у перспективі цей показник можна збільшити до 56%. Вихідний код та скрипти TritonCTS є .
OpenSTA - движок для статичного тимчасового аналізу. Він дає розробнику можливість перевірити працездатність чіпа ще до його фактичного складання. Приклад коду в OpenSTA ось так.
@@ -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
Утиліта підтримує netlist-описи коду на Verilog, бібліотеки у форматі Liberty, SDC-файли та ін.
Переваги і недоліки
Експерти з IBM та IEEE , Що хмарні технології та машинне навчання давно настав час використовувати у виробництві мікросхем. На їхню думку, проект DARPA може стати вдалим прикладом реалізації цього задуму та початок змін у промисловості.
Також очікується, що відкрита природа OpenROAD дозволить сформувати навколо інструментів потужне ком'юніті та залучить нові стартапи.
фото - - CC BY
Вже є учасники — лабораторія, яка займається розробкою чіпів на базі університету Мічігану, , хто протестує відкриті інструменти OpenROAD Але поки що невідомо, чи зможуть нові рішення зробити помітний ефект на вартість кінцевих продуктів.
В цілому очікується, що інструменти, що розробляються під керівництвом DARPA, позитивно вплинуть на індустрію процесорів, і в цій сфері почне з'являтися все більше нових проектів. Прикладом може бути інструмент - Він дозволяє проектувати чіпи з необмеженою кількістю компонентів. gEDA включає утиліти для редагування та моделювання мікросхем та трасування плат. Рішення розробляли для UNIX-платформ, але низка його компонентів працює і під Windows. Посібник з роботи з ними можна знайти .
Інструменти, що вільно розповсюджуються, надають незалежним організаціям і стартапам більше можливостей. Є ймовірність, що з часом нові підходи OpenROAD до розробки EDA-інструментів та створення мікросхем можуть стати галузевим стандартом.
Про що ми пишемо в нашому корпоративному блозі:
Джерело: habr.com