越來越明顯的是，熱量將成為半導體未來的限制因素。芯片的很大一部分在任何時候都是黑暗的，因為如果所有東西同時運行，產(chǎn)生的熱量將超過芯片和封裝耗散能量的能力。如果我們現(xiàn)在開始考慮堆疊模具，其中提取熱量的能力保持不變，并且熱發(fā)生器的數(shù)量增加，那么它似乎是一個相當黯淡的未來。

　　也許有人會發(fā)明更好的晶體管，或者電阻和電容更小的電線。但在這一點上，已經(jīng)探索了更明顯的進步，成本總是會限制一些解決方案。

　　在過去的 40 或 50 年里，優(yōu)化一直與性能和面積有關(guān)。直到大約 20 年前，人們才意識到，在相同的基本架構(gòu)下，性能每提高一個百分比，功耗就會增加得更多。Dennard 擴展停止自動停止在每個新節(jié)點上提供相同級別的節(jié)能也無濟于事。

　　即使在今天，當我采訪人們并詢問功耗是否是主要的優(yōu)化考慮因素時，答案通常是，“我們必須首先滿足性能指標，然后我們才能擔心降低功耗。在接下來的10年里，我預計這種心態(tài)將轉(zhuǎn)變?yōu)椤皺?quán)力優(yōu)先”的方法。真正的問題是，在定義的功率預算內(nèi)，我可以在給定任務上獲得多少性能？你不能通過首先看性能來得到這個答案。

　　在過去的幾十年里，已經(jīng)創(chuàng)建了一些工具，這些工具可以通過對設計進行分析并找到潛在的節(jié)省來節(jié)省電力。大多數(shù)時候，這些節(jié)省可以自動應用，而不必擔心搞砸任何事情。例如，當可以證明它不會產(chǎn)生邏輯影響時，對具有松弛或時鐘門控的路徑進行晶體管尺寸調(diào)整。其他策略的影響稍大一些，例如電源域開關(guān)，在不使用時可以消除塊中的泄漏電流。然而，這些確實增加了設計的復雜性，并且它們引入了一些潛在的災難性問題，使一些設計陷入困境。

　　但所有這些技術(shù)都只是試圖恢復浪費的電力。他們都沒有正面解決問題。需要的是影響系統(tǒng)架構(gòu)的功耗優(yōu)化策略，包括在針對它們優(yōu)化的處理平臺上運行的軟件中使用和可能實現(xiàn)的算法，這些算法著眼于在系統(tǒng)中移動的每個字節(jié)數(shù)據(jù)的有用性，等等。

　　但這個行業(yè)有如此多的動力和慣性，以至于改變是非常困難的。我們看到越來越復雜和重量級的協(xié)議被定義為一致性和連接性，所有這些都試圖盡可能少地破壞當今存在的不良做法。

　　有令人鼓舞的跡象。2017年，約翰·軒尼詩（John Hennessy）和大衛(wèi)·帕特森（David Patterson）在圖靈（Turing）演講中發(fā)表了演講，并迅速采用了RISC-V ISA以及圍繞該領(lǐng)域的所有工作，從而點燃了特定領(lǐng)域的計算。他們這樣做的主要動機可能不是降低功耗，但這至少是一個開始。

　　另一個令人鼓舞的領(lǐng)域出現(xiàn)在我最近為即將發(fā)表的關(guān)于功率優(yōu)化主題的文章進行的一些采訪中，從 RTL 開始。當被問及未來以功耗優(yōu)化為首要考慮因素的可能性時，人們充滿激情、興奮，并希望在未來有更好的做事方式。

　　20年前，當電子系統(tǒng)級（ESL）一詞被用于定義EDA新時代的技術(shù)時，人們非常興奮，也許是自該行業(yè)成立以來，我們對新EDA工具的最大投資。這是試圖找到新的抽象，新的工具，可以像RTL為Synopsys所做的那樣為他們做。

　　我也陷入了困境，但我們都錯了。沒有新的神奇抽象可以驅(qū)動新一代設計師和工具。它確實產(chǎn)生了一些好東西，但與最初預期的完全不同。但是，我們現(xiàn)在能看到新時代的起源嗎？新的抽象、流程和工具，主要關(guān)注的是電源和能源？新一代設計將能夠最大限度地提高每瓦性能，不是通過優(yōu)化，而是通過設計？

　　是否有足夠的人關(guān)心這個星球，將其作為優(yōu)先事項？作為工程師，我們是否在某種程度上對我們創(chuàng)造的產(chǎn)品的能源消耗負責？我確實看到更多人關(guān)心這些事情，但我也看到許多技術(shù)進步完全是浪費權(quán)力，唯一的動機是利潤。

　　審核編輯：黃飛