成本、功耗、系统噪声、暗硅问题,都能靠芯片定制设计解决?

2017-12-26 09:03:18 来源:EEFOCUS
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是否采用芯片定制设计取决于市场、公司规模,甚至在某些情况下取决于是否有现成的元件。

有外媒近日组织了一些专家针对芯片定制设计展开了热烈讨论,与会专家有Imec公司北美地区负责人Yong Pang、Arm嵌入式和汽车部门产品组合管理总监Phil Burr、eInfochips首席技术专家Ambar Sarkar和Sondrel的销售副总裁John Tinson。以下是对话的摘录。

记者:和过去相比,现在的芯片中添加了更多的定制元素,具备更多异构性。背后的驱动是什么?这个行业都发生了哪些变化?


Burr:一个主要的驱动力是你现在可以轻松实现定制,潜在成本的降低也推动了定制化的发展。我们的不少合作伙伴能够减少75%的芯片面积,物料成本降低90%,而且功耗更低。在现在的物联网设备中,需要同时包含模拟器件和数字器件,定制是一种有意义的自然选择。

Tinson:成本、规模、功耗都很重要,这些需求一直存在。我们现在还需要处理延迟问题。随着各种应用的进化,还有其它一些驱动力。我们需要进行更大的投资来解决这些问题,差异化也是因应不同要求的一个重要理由。

Pang:我认同Burr的观点,一方面,定制化变得简单使得定制设计越来越常见,另一方面则是因为你必须进行定制化。对于很多设备来说,采用现有的元件组合并不合适。你必须针对成本、功耗或者是安全等方面进行定制和优化。

Sarkar:你总是可以选择定制设计,现在变得更加容易了。而且和过去不同的是,我们对如何在给定的上市时间窗口内进行定制有了更好的理解。

Sarkar:你总是可以选择定制设计,现在变得更加容易了。而且和过去不同的是,我们对如何在给定的上市时间窗口内进行定制有了更好的理解。这方面已经进步很多了,在功耗方面,定制设计的动力一直存在,只不过现在已经别无选择了。如果没有那么大的必要性,为什么要费劲定制设计呢?大部分情况下,主要原因仍然是功耗和成本。

记者:我们发现了一些对性能有较高要求的新市场,比如人工智能和机器学习。但是同时我们也看到功耗预算越来越紧张,对漏电流和更薄的电介质带来的更多噪声的顾虑也日益增加。定制设计是否可以解决这些问题?


Burr:在像90nm这样大的尺寸上,不存在我们现在在尺寸缩减上需要面对的那些问题。现在有一些器件非常小,功耗很低,所以他们需要使用暗硅,主要是也没有别的办法。但是,你看看我们的核心器件,里面大概会有超过3000个元件。如果没有一种非常贴近您的要求的器件,肯定会造成很多问题。定制芯片更多的意义在于添加新功能并将其集中到一个器件中。

Tinson:如果你不需要很多暗硅,那么就得指望架构师选择合适的IP。而且,如果您想要获得更好的性能,这些IP必须正确地进行组装,这也是架构师工作的一部分。


记者:现在的定制工作已经不仅仅局限于芯片了。从带宽到内存和IO,再到它们如何在一个更大的系统中协同工作,不再仅仅是单个芯片需要被定制了,是很多不同的器件都需要定制,对吗?


Sarkar:只要控制住暗硅,本身就可以增加很多价值,而且你可以使用big.LITTLE这样的东有西来做。但是,在你可选择的库中,异构问题早就存在了,你使用的NAND器件就是如此。所以,现在有这样一个概念,就是根据你想要使用的组件进行扩展,这也是架构师展示其控制所有这些因素的能力的机会。

Pang:和两年前能够实现的事情相比,我们现在能做的有所不同。尺寸缩小给我们带来了更多选择。这是一件好事,我们可以为不同的物件选用不同的工艺,当然这也带来了一些挑战。封装内系统或者一些其它先进封装可以提供不同的选择和实现方式。


记者:所以暗硅将会完全消失了?


Sarkar:这是定制芯片的目标。当有需要时,可以运行一颗CPU或一颗GPU,再或者一颗MPU,当不需要时,它们可以保持休眠。通过软件门控,这会极大方便软件设计,软件工程师可以方便地打开或关断一些模块,但是暗硅不会完全消失,只是看到的越来越少而已。

Burr:现在暗硅现象已经不像以前那么经常出现了。

记者:定制设计的一个问题是,在过去人们一般会认为定制设计比较昂贵,这种情况有所改观吗?

 


Pang:这实际上取决于你想要干什么。有些定制设计很容易就能实现,但是当你搬到16/14/10nm时,成本就会大幅上升。如果你想用10nm实现定制设计,那你一定要有足够充分的理由,因为在这个工艺节点上你要面临很多折衷。

Tinson:如果你是在初创公司,比较在意现金流,你可能需要更快地将产品推向市场。在这种情况下,你可能会倾向于选择一个已经完成了大量工作的设计方案,这样你才可能更快进入市场并尽快形成利润。如果盈利压力没那么大,而且不确定做出的产品是否能够盈利,那你可能会选择一个更慢的方案。

Burr:如果您有一个产品,购买某个型号MCU的花费每年就要200万美金,那你应该考虑定制芯片了。因为,如果你可以定制化地将所需元件集成在一起,你就可以节约一些成本。


记者:在相同的工艺节点上,定制芯片设计费用是否比通用芯片设计费用更高呢?


Sarkar:这取决于你如何定义这个费用。定制设计的一次性工程成本肯定更高,但是如果看业务模式,费用不一定更高。

Tinson:这在很大程度上取决于产品数量和使用的IP。你可以节约一些物料成本,如果出货量足够大,这将抵消掉设计成本。


记者:所以要看包括设计成本和其它成本构成要素在内的总成本,对吧?


Pang:如果一个定值设计能够让你拿下一个市场或者拓展一个市场,再或者因为出货量较大帮助你降低成本,那情况就不一样了。比如这个设计能够帮助降低几块钱的单台手机成本,而手机的销售数量数以亿计,这么算下来,就能节约十几亿美金了。

记者:所以定制设计到底是否昂贵实际上取决于特定市场?已经存在的成熟市场还是新兴市场?在物联网中,有一些东西都是新发明。


Burr:看看手机及其成本整合效果,如果没有定制设计,智能手机的成本不会控制的这么好。其实整个行业都这样。物联网肯定也会出现类似的通过定制设计实现成本整合的现象,但是人们不会在第一代产品中就这么做,你可以使用现成的组件快速推出第一代产品。当您赢得市场后,上了规模,你就可以开始定制化设计了。

Tinson:我们发现汽车行业存在对定制设计的真正需求。各个平台需要有所区别。市场正在向平台提供商发布指令,要求他们为ADAS定制芯片。

Sarkar:医疗领域也有一些定制产品正在部署。这个领域对定制的要求确实很强烈。

Pang:对于那些没有现成组件的新兴市场,你也不得不定制设计。

 

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