芯片设计里的chicken bits是什么

在芯片设计中，“Chicken Bits”是一种非常重要的风险管理机制，其核心功能是通过软件可配置的寄存器bit控制，在流片后动态禁用可能存在缺陷或性能隐患的电路模块。以下从技术原理、应用场景及实现方式等维度进行介绍。

1. 定义与功能介绍

Chicken Bits是芯片中的寄存器里的可配置比特位，设计者通过软件或固件修改其状态（0/1），用于启用或禁用特定的功能或者模块。其核心价值在于解决流片后发现的电路缺陷，避免因局部问题导致整个芯片失效。

命名来源： “Chicken”（胆小的）一词源于工程师对风险的规避心态——例如宁愿牺牲部分新功能的性能收益，也要确保芯片基本功能的稳定性。

风险缓解：

芯片流片成本高昂且周期长，设计阶段难以覆盖所有极端场景（如时序违例、功耗激增）。

若某些新功能或模块在测试中表现不稳定，可通过Chicken Bit将其关闭，使芯片回退到已验证的保守模式。

典型案例：

太空级芯片：太空环境中单粒子效应（SEE）可能引发位翻转，若禁用模块的 Chicken Bit被意外激活，会导致任务风险。因此需权衡是否保留该功能，或通过滤波/屏蔽增强抗辐射能力。

高性能优化模块：如动态电压调节电路，若发现其在高温下时序违例，可通过Chicken Bit切换至默认模式。

还有一个典型例子是：曾经有人在苹果的M1和M2芯片中发现了一种chicken bit的设置，这一发现对于安全领域来说意义重大。这个特定的位能够关闭数据内存依赖预取器（DMP），这是之前被发现能够泄露加密密钥的一个硬件优化功能。然而，尽管这一发现看起来是一个潜在的解决方案，但它带来了一些顾虑和限制。

这种“chicken bit”的使用并没有得到苹果的官方支持，也没有在任何文档中被记录。这意味着，虽然它似乎能够关闭DMP功能，但目前还不清楚它可能会同时关闭什么其他功能。这种不确定性可能对系统的其他部分产生未知的副作用。

其次，目前这种方法仅适用于运行Linux操作系统的设备。对于大多数使用MacOS的苹果用户来说，这并不是一个可行的解决方案。MacOS系统中没有已知的方法来利用这些位，这限制了其实用性。

下图展示了一个Chicken bit的实现，通过一个MUX在两个逻辑中进行选择。一种保证Chicken bit的引入不影响其他模块功能的方法是Formal FEV。将Chicken bit禁用时的设计（IMP模型）和之前没有实现Chicken bits的设计（SPEC模型）进行等价性比对。

一般情况下可以通过combinational FEV实现，但是如果这个Chicken bit影响了时序就需要使用sequential FEV。

技术实现：

通常集成在配置寄存器中，通过总线（如APB/AXI）访问，支持运行时动态修改。需确保控制路径与其他逻辑隔离，避免功能模块禁用后产生信号冲突。

关键设计约束例如抗干扰性：控制位需添加冗余锁存或纠错码（ECC），防止辐射或噪声导致误触发。

参考内容：

使用Formal FEV 验证某些Chicken bit 和clock gating