（原标题：芯片的PPA，还挑升想吗？）
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自 EDA 出生以来，功率、性能和面积 (PPA) 的优化一直是芯片遐想的中枢，但若是不了解这些芯片将何如以及在何处使用，这些筹画的价值就会裁汰。
关联词，与昔时不同的是，现在的这种布景来自硬件开发以外的身分。尽管 PPA 仍然是硬件开发历程很多部分的有用代理，但各个组件的联系性常常不如昔时。
多年来，东谈主们又加多了其他关注点，尤其是动力和热量。这些筹画齐是彼此关联的，因此不能能将它们视为优化的孤独轴。复共筹画（举例每瓦性能或每操作焦耳）可能更挑升想。其他进击身分是可捏续辩论量或操作延长。
跟着特定限度惩处决策的激增，凹凸文(Context)变得越来越进击。凹凸文不错来自两个孤独的学科——系统和软件。固然在将硬件和软件开发与分析结合起来方面取得了一些进展，最近又将硬件和系统结合起来，但这些磋议仍然很薄弱。尽管如斯，将来的遐想必须将它们磋议起来。
固然将这三者结合起来推敲，不错兑现全局优化，但这越来越被合计是一种奢侈，因为软件在东谈主工智能等限度的变化如斯之快。系统只可针对面前已知的内容进行优化。若是这些推测不正确，任何面向将来的表率齐可能自欺欺人。
创建灵验的责任历程正成为见效的要津。西门子 EDA 公司电子系统工程诡计的惩处决策架构师 Ahmed Hamza 暗意：“硬件工程师合计他们照旧制定了很好的方法。他们合计我方不需要系统工程师。他们一直在开发荒谬复杂的硬件架构。他们从系统工程师那儿得到了一些要求，这些要求被抛在一边（见图 1）。然后他们竞相建造东西。问题是他们建造了竣工的硬件，但你把软件放在上头，一切齐崩溃了。然后就运行彼此责骂。”
纵横交错的网罗
早期，芯片遐想是一场性能竞赛。“固然这是跨学科的，但最典型的是 CPU 千兆赫的竞赛，”Cadence 计策与新功绩部总监 Rob Knoth 说。“当移动算计出当前，它为关注低功耗和动力的全新 EDA 期间和遐想方法腾出了空间。这需要一种多学科的方法。这很难。你需要让更多的东谈主参与进来。为了准确测量功耗，你必须扣问行径。你必须推敲衡量。你必须推敲调和。你必须推敲最好的举座电路。”
多年来，其他身分也变得越来越进击。Arteris 居品管理和营销副总裁 Andy Nightingale 暗意：“性能仍然很进击，需要进行揣度，面积与硅片的资本奏凯联系。传统值仍然荒谬进击，但当你将它们与与功率密度联系的热值结合在一齐时，就会影响开导的运行。若是过热，它必须断电，性能会跟着能耗而着落。”
每个节点齐会加多更多身分。“遐想经管的地点是笔据特定条款或用户提供的输入，跨多个变量进行优化，”Synopsys 居品管理高档总监 Manoj Chacko 暗意。“除了 PPA，现在还有 R，代表可靠性或肃肃性。这始于咱们必须推敲影响性能的 IR 压降。缓解这种情况的期间照旧开发出来。然后咱们看到了开导的可变性，以及基于邻居过甚环境而变化的开导步履，这会影响遐想的性能和功耗。”
扫数这些影响齐是彼此关联的。“若是你能分布行径，就能裁汰峰值功耗，”Innergy Systems 独创东谈主兼首席实践官 Ninad Huilgol 说谈。“从系统级角度来看，这是细则电源、电网和 IR 压降大小时的一个进击推敲身分。分布行径不错通过在行径流中引入答应周期或动态改换时钟频率来兑现。约束是性能会裁汰，但影响热量的平均功耗可能会加多。”
时期身分正在被延长。“热管理对于捏续的责任负载场景至关进击，举例万古期游戏或 4K 视频录制，” Arm客户端业务线居品管理高档总监 Kinjal Dave 暗意。“若是开导在游戏过程中过热，用户体验就会着落，因为它无法捏续保捏高速。这会导致节流，导致帧速率着落，从而裁汰游戏体验。对于捏续功率分析，必须细则某些责任负载不错保管多万古期，举例万古期玩游戏而不会裁汰性能。”
为了贯通这些影响，必须将更多的物理常识引入分析。“跟着 3D-IC 的出现，芯片和系统之间的磋议愈加紧密，咱们需要关注以前在芯片遐想限度莫得记念过的新物理问题，”Ansys 居品管理总监 Preeti Gupta 说。“咱们看到畛域条款交换方面越来越复杂。举例，电转移分析与电流密度关系。电流与温度有奏凯关系。跟着温度升高，露馅会呈指数级增长。”
这给优化用具带来了更大的压力。“与签核的集成荒谬进击，不管是时序分析、IR 分析、功率分析、变异性分析如故肃肃性分析，”Synopsys 的 Chacko 说。“当优化用具与分析紧密集成时，咱们就有了集成历程，举例时序、集成 IR、集见效能、集成变异性。咱们以自动化的步地调用这些分析引擎。优化不单是是运诈欺用一个数据点来完成它的责任。”
优化意味着尽可能接近极限。“若是你在线段上使用骨子温度，你就不错领有愈加肃肃、优化的遐想，”Ansys 的 Gupta 说。“我说肃肃和优化是成心的，因为就怕遐想团队可能遐想的最坏温度可能低于开导可能遭受的骨子最坏温度。其次，你可能在很猛进度上过度遐想，大多数情况齐莫得达到最坏温度。惟有一小部分达到了。你在过度遐想方面破除了大齐的功率、性能和面积。”
这即是为什么越来越多地使用东谈主工智能来匡助均衡这些身分。“遐想师不错尝试各种不同类型的优化，”Synopsys 高档居品司理 Jim Schultz 说。“在许厚情况下，他们依赖教会丰富的专科遐想师。他们知谈该尝试什么。但东谈主工智能驱动的用具领有扫数这些参数。他们不错尝试多个参数，望望哪些参数能产生最好约束。他们不错尝试很大的惩处决策空间。”
固然工程师可能正在尝试进行细致优化，但由于无法进行分析，因此会破除更大的余步和性能。“这一直是 EDA 遐想的中枢顾惜，”Ansys 居品营销总监 Marc Swinnen 说。“您需要在遐想历程的早期了解将来信息以进行优化，因此这持久是一个估算和使用更浅薄的分层模子、跟着时期的推移进行改良并尽量幸免迭代的问题。”
尽管这些初级身分彼此关联，但访佛情况也存在于更高档别。如今，很少有系统遐想为在职何时候实践单一功能。这使得很难圮绝系统级事件并对其应用筹画。“不错通过测量宏不雅事件奢华的功率或能量来测量系统级功率，”Innergy 的 Huilgul 说。“这些是系统级事件，举例软件或固件中子方法的实践。特征化的系统级功率模子不错匡助揣度这一级别的功耗。这些模子不错使用耗时较长的系统级事件来表征，以微秒或毫秒为单元。”
新筹画
固然初级优化仍然很进击，但系统级筹画正变得愈加超越。“这有生意方面，也有工程方面，”Expedera 营销副总裁 Paul Karazuba 说。“从生意角度来看，即是要了解客户最进击的愿望的排序。然后，从期间角度来看，即是要了解在这些经管条款下，在客户地点的畛域条款下不错合理地作念些什么。”
这些地点必须以挑升想的步地兑现。“在当代系统的布景下，除了基准以外，现在还必须从具体用例的角度来评估 PPA，”Arm 的 Dave 说。“对于 GenAI 责任负载，不错测量诸如初次令牌时期之类的筹画，或者捏续责任负载的每秒令牌数。系统基准可能触及游戏的每秒帧数或每瓦帧数，其中这些筹画不错最好地揣度电源成果和性能。安全应用方法可能会关注每个新安全功能的性能资本，强调在性能和硅片资本的同期尽量减少这笔用度。”
要达到这一水平，需要以系统为中心。“对于东谈主工智能来说，硬件常常由重迭数百或数千次的较小中枢构成，”Huilgul 说。“在东谈主工智能硬件上运行的软件常常很复杂。它需要学习新的作念事步地。跟着软件握住变化，您的功耗是否仍在您率先的地点范围内？这是一个新的进击挑战。不错通过构建系统的高档功率模子来惩处这个问题，该模子不错向您清楚软件运行时的动态功耗。”
对于某些任务，里面筹画决定了操作。“明白长度是最进击的，”Arteris 的 Nightingale 说。“这是因为它会影响功耗、信号延长、面积和可靠性。这与 EDP 联系，EDP 是一种结合了能量和延长的能量测量。某件东西完成一项责任需要多万古期，在完成这项责任时奢华了些许能量？您不错从某件东西得到一样的 EDP，它作念某事荒谬快但耗电量很大，或者某件东西作念某事需要很万古期但动力使用成果很高。现在出现了一个新术语，称为速率提高、功率提高和绿色提高，它们补充了这些筹画。这些对于评估均衡变得越来越进击，因为系统的性能、功率成果和现在的环境影响正在浮现作用。”
越来越多的声息也加入进来。Cadence 的 Knoth 暗意：“对于电气工程、半导体和电子系统，跟着咱们参与扣问的声息越来越各种化，咱们的责任只会越来越好。咱们正在分娩更高质地的系统和电路，因为现在遐想半导体的不再只是电气工程师了。机械工程师也参与其中。软件工程师也参与其中。功能考据东谈主员也参与其中。用例遐想师也参与其中。委果关怀居品举座寿命的东谈主也参与其中。这一切齐是为了改良用具，以便其他声息不祥为扣问作念出孝敬。”
然则，将 EDA、系统和软件整合在一齐也存在一些问题。西门子的 Hamza 说：“若是你去系统工程社区，他们使用以图表为中心的用具。它是为东谈主遐想的。在 EDA 方面，他们使用以数据为中心的用具，你不错用它生成模子、开发用例并进行分析。当前用具的问题是系统用具无法生成饱和的保真度和细则性模子，以用于 EDA。咱们需要为系统发明新的用具。”
这些团队之间需要交换模子和信息。“咱们看到系统级东谈主员要求提供芯片热模子，以便他们不错在系统级环境中运行它，包括气流和水冷，”Ansys 的 Gupta 说。“有东谈主要求提供芯片功率模子和电源完整性模子。您正在进行封装遐想，您需要芯片的芯片功率模子，以便进行系统级电源完整性。但这种建模需要以一种更范例化的步地传达信息，不管是热、功率、信号信息如故时序。”
尽管如斯，进展仍在络续。“行将推出的新范例——SysML-v2——将为系统社区提供以数据为中心的模子，”Hamza 说。“现在，当你建立模子时，它们不错并吞到 EDA 历程。另一个缺失的元素是需求并莫得从系结伴直联接到 EDA 级别。考据需要一直联接到系统，因为若是咱们考据了某个东西并发现了问题，系统工程师不知谈发生了什么。对于考据的常识需要一直追想到系统级别，这么他们材干了解什么时候有什么东西不责任，或者性能不好。然后他们不错改变它，但他们需要一样。咱们正在研究多个部分，以将 EDA 域并吞到系统域。”
论断
咱们揣度系统质地的方法正在发生变化。它不再能用几个数字来界说，因为这些数字只在特定的环境中才挑升想。该环境触及软件和系统。
每个新节点齐会加多寻找遐想适当优化空间的复杂性，尽管东谈主工智能可能不祥匡助找到单元或块内的局部最小值，但委果的挑战在于高空洞线索，即架构遴荐。需要更多模子材干由用具自动处理。
https://semiengineering.com/is-ppa-relevant-today/
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