性能、功耗和面積 （PPA） 目標(biāo)受多個(gè)靜態(tài)指標(biāo)影響，包括時(shí)鐘和數(shù)據(jù)路徑時(shí)序、版圖規(guī)劃以及特定電壓水平下的功耗。這些指標(biāo)會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)技術(shù)庫的表征，設(shè)計(jì)優(yōu)化和簽核收斂。

先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，尤其是高性能計(jì)算 （HPC） 應(yīng)用，對(duì)PPA提出更高要求，驅(qū)動(dòng)著開發(fā)者們不斷挑戰(zhàn)物理極限。

追求更優(yōu)PPA

隨著功耗和性能指標(biāo)不斷變化，先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)下的芯片設(shè)計(jì)需要考慮更多變量。動(dòng)態(tài)或翻轉(zhuǎn)功耗已經(jīng)成為功耗優(yōu)化的重點(diǎn)。盡管降低工作電壓可以直接降低動(dòng)態(tài)功耗，但通常而言，工作電壓在設(shè)計(jì)流程中始終都是一項(xiàng)靜態(tài)指標(biāo)。先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)下，更高的單元和功耗密度導(dǎo)致降低電壓水平的難度增加，而更低的電壓對(duì)于實(shí)現(xiàn)更低的每瓦性能至關(guān)重要。因此，PPA的優(yōu)化可以從功耗入手。

在時(shí)序方面，可以采用靜態(tài)時(shí)序分析 （STA） 來分析每條時(shí)序路徑，并根據(jù)頻率對(duì)每條路徑進(jìn)行檢查。由于先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)具有明顯的易變性，特別是在低電壓狀態(tài)下，這就需要分析因易變性引起的潛在性能瓶頸。通過確定所有關(guān)鍵路徑的統(tǒng)計(jì)相關(guān)性可以找出這些瓶頸，從而避免過度補(bǔ)償，同時(shí)改善PPA。因此，PPA的優(yōu)化也體現(xiàn)在時(shí)序性能方面。

利用PrimeShield優(yōu)化PPA

2017年，PrimeTime開發(fā)了經(jīng)過代工廠認(rèn)證的先進(jìn)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)，使開發(fā)者能夠在大范圍電壓區(qū)間內(nèi)，對(duì)任一電壓進(jìn)行精確分析。開發(fā)者能夠“掃描”電壓范圍，在不同的電壓水平下試運(yùn)行相同的設(shè)計(jì)方案，并最終找到最優(yōu)的PPA或每瓦性能目標(biāo)。盡管PrimeTime解決方案準(zhǔn)確且有效，但掃頻過程耗時(shí)較長，且需要消耗大量資源。

快速發(fā)展至今，為滿足客戶的需求，PrimeShield擴(kuò)展了PrimeTime的核心技術(shù)，并引入了一種新的PPA簽核分析類型—— Vmin。Vmin表示在設(shè)計(jì)中，為滿足性能要求而為每個(gè)單元或每條路徑所配置的最低電壓。通過這種簽核分析，開發(fā)者可以高效地查明電壓瓶頸，以增強(qiáng)IR壓降的魯棒性，推動(dòng)電壓裕量的均勻性，并找到可直接微調(diào)的工作電壓。可變電壓可作為一項(xiàng)PPA優(yōu)化指標(biāo)。

PrimeShield還創(chuàng)新性地采用了PrimeTime簽核的核心引擎作為快速統(tǒng)計(jì)引擎。利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，PrimeShield解決方案可在幾分鐘內(nèi)完成對(duì)關(guān)鍵時(shí)序路徑執(zhí)行快速蒙特卡洛統(tǒng)計(jì)仿真，而傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)仿真需耗費(fèi)數(shù)天或數(shù)周時(shí)間。

通過統(tǒng)計(jì)相關(guān)性建模進(jìn)行設(shè)計(jì)變量分析，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)獲得了專利，現(xiàn)在已無需受制于門級(jí)數(shù)量，可以對(duì)數(shù)十億門級(jí)的大型SoC進(jìn)行分析和優(yōu)化。統(tǒng)計(jì)性能瓶頸分析也已經(jīng)成為一項(xiàng)可優(yōu)化PPA的指標(biāo)。

利用Fusion Compiler優(yōu)化PPA

Fusion Compiler是業(yè)界唯一的數(shù)字設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)解決方案，可在實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化PPA過程中部署新思科技最值得信任的黃金簽核解決方案。Fusion Compiler獨(dú)特的Advanced Fusion技術(shù)可無縫實(shí)現(xiàn)任何新的簽核分析，而不產(chǎn)生延時(shí)。

通過將簽核的精確分析與簽核驅(qū)動(dòng)的強(qiáng)大優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，F(xiàn)usion Compiler 和PrimeShield重新定義了SoC先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)的PPA收斂和簽核，為PPA的優(yōu)化提供助力，提升了PPA曲線，并提高了SoC設(shè)計(jì)的每瓦性能。Vmin分析和優(yōu)化功能在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)優(yōu)異，可使總功耗降低15%，同時(shí)Vmin還可滿足超級(jí)過載條件，顯著提高標(biāo)準(zhǔn)操作模式中的每瓦性能。

原文標(biāo)題：Fusion Compiler+PrimeShield，實(shí)現(xiàn)先進(jìn)工藝芯片設(shè)計(jì)的最佳PPA

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