Haberler

Dr. Jianying Peng, Zhejiang Üniversitesi'nden mezun olmuştur ve şu anda Xinlai Technology'nin yönetici başkanıdır.Esas olarak RISC-V işlemcilerin ve diğer ilgili ürünlerin Ar-Ge ve pazar yönetiminden sorumludur.Uzun yıllara dayanan işlemci tasarımı ile ilgili iş tecrübesine sahiptir.Synopsys ARC işlemcisinin kıdemli Ar-Ge müdürüydü ve ARC Çin Ar-Ge merkezini ve Marvel ARM CPU departmanının Ar-Ge yöneticisini kurdu.

1. SoC tasarım planlaması yapılırken dikkate alınması gereken ana faktörler nelerdir?

Bir CPU IP tedarikçisi olarak, farklı müşterilerden, SoC tasarım planlaması yaparken esas olarak aşağıdaki ana faktörleri dikkate aldıklarını gözlemledik:

● Ürün tanımı ve temel teknik göstergeler: Genel müşteriler hedef pazarları ve uygulama senaryolarını hedeflemiştir, bu nedenle CPU performansı (frekans, DMIPS / CoreMark ve diğer temel test puanları) gibi erken ürün tanımları nispeten net olacaktır Kapsam gereksinimleri, listesi diğer çevresel IP gerekli ve genel çipin frekansı, alanı ve güç tüketimi.

● Donanım özellikleri ve genel mimari: Ürün tanımı belirlendikten sonraki adım, yazılım ve donanım işlevlerini bölmek, donanım modülü özelliklerini ve genel SoC mimarisini (ana veri yolu yapısı) belirlemektir.Veriyolu yapısı, Master / Slave sayısı ve bağlantısı, depolama yapısı ve temel IP modüllerinin belirli özellikleri dahil olmak üzere belirli uygulamalar ve algoritma değerlendirmesi yoluyla tüm SoC mimarisini belirleyin.Örnek olarak CPU'yu ele alalım, DSP ve FPU gibi işlem birimlerine ihtiyacınız var mı;depolama yapısı (ICache / DCache, yonga üzerinde talimat sıkıca bağlı SRAM, yonga üzerinde sıkı bir şekilde bağlanmış SRAM) ve kapasite ve gerekli sistem veriyolu yapısı.

● Yazılım ekolojisi ve kullanıcı alışkanlıkları: Yazılım ekolojisi ve kullanıcı alışkanlıkları görünmez ve soyuttur, ancak SoC tasarımı için çok önemlidir.Yazılım geliştirme ortamı (IDE, SDK, vb.), Temel araç zinciri (derleyici, hata ayıklayıcı vb.), İşletim sistemi desteği ... Bunların hepsi çip terminal müşterilerinin yazılım geliştirme etkinliği ve alışkanlıkları ile ilgilidir.

● Zaman, insan gücü ve sermaye maliyetlerinin kapsamlı maliyet etkinliği: Yüksek maliyet etkinliği, ticari müşterilerin başarısı için gerekli bir koşuldur.Herkes, SoC yazılım ve donanımının tasarımını ve doğrulamasını en kısa sürede ve en az insan gücü ile tamamlamayı umuyor.Tabii ki, IP maliyetlerinin, sonraki bantların, paketleme ve test maliyetlerinin de en makul fiyatlar olmasını umuyorlar.

Elbette bu faktörlerin önceliği veya ağırlığı her müşteri için farklı olacaktır.Xinlai Technology, 2 yıl önceki kuruluşundan bu yana, RISC-V'nin Çin'e inişine tanık oldu.Başlangıçta, ortaya çıkan RISC-V için, çoğu SoC tasarım şirketi, yazılım ekolojisi ve kullanıcı alışkanlıkları nedeniyle bekle ve gör tutumu sergilediler.RISC-V'nin tüm yazılım ve donanım ekosisteminin güçlü bir şekilde geliştirilmesiyle, maliyet etkinliği, farklılaştırılmış ürün tanımları ve esnek ölçeklenebilirlik avantajları nedeniyle artık daha fazla müşterinin RISC-V'yi seçmeye başladığını görüyoruz.

2. İşlemci çekirdek IP'sini seçerken mevcut ana akım SoC'yi temel alan ana kriterler nelerdir?Farklılaştırılmış tasarım nasıl elde edilir?

SoC tasarımı sırasında işlemci IP'sinin seçimi için donanım göstergeleri, yazılım göstergeleri, kararlılık ve fiyat gibi gerçekten de belirli birleşik standartlar vardır.

Donanım göstergeleri temel olarak şunları içerir:

● Belirli bir işlem, frekans, alan, güç tüketimi parametre gereksinimleri ve tipik CPU karşılaştırma testi puanları (DMIPS, CoreMark, vb.) Altında;

● RISC-V 32-bit veya RISC-V 64-bit komut seti, DSP, tek ve çift hassasiyetli FPU vb. Gibi farklı komut seti kombinasyonları;

● Depolama birimi yapısı ve boyutu;

● Kesmelerin sayısı ve önceliği, yanıt hızı vb .;

● Desteklenen veri yolu arabirim türü ve saat frekansı oranı vb.

Yazılım göstergeleri temel olarak şunları içerir:

● Mükemmel yazılım geliştirme ortamı ve geliştirme platformu (IDE, SDK, vb.);

● Olgun ve kararlı araç zinciri (derleyici, öykünücü, hata ayıklayıcı vb.);

● Standart yazılım arayüzü ve zengin algoritma yazılım kitaplığı, vb .;

● Dostu üçüncü taraf yazılım desteği ((Segger, IAR, Lauterbach, vb.);

● Genel işletim sistemi desteği (RTOS, Linux, vb.).

Kararlılık temel olarak CPU IP'sinin tam olarak doğrulanması gerektiği ve farklı süreçler ve test platformlarında yeterli sağlamlığa sahip olması gerektiğidir.Fiyat esas olarak yetkilendirme ücretlerini ve sonraki destek ve bakım maliyetlerini içerir.

Müşterilere rekabetçi ve farklılaştırılmış tasarımlar nasıl sağlanır?Bu her zaman Xinlai Teknolojisinin araştırdığı ve çok çalıştığı yön olmuştur.Şu anda, esas olarak aşağıdaki hususları dikkate alıyoruz:

1) Son derece yapılandırılabilir işlemci IP'si

Tüm çekirdek RISC-V CPU IP'leri çok sayıda yapılandırılabilir seçenek içerir.Müşteriler, kesinti sayısı ve öncelik, ICache / DCache boyutu, çip üzerinde talimat ve veri SRAM'a ihtiyacınız var mı, çarpma döngülerinin sayısı gibi ek kaynakları boşa harcamadan performans gereksinimlerini karşılamak için grafik bir arayüz aracılığıyla gerekli parametrelerini yapılandırabilirler. vb. Ardından gerekli kodu oluşturun.

2) RISC-V komut setinin ölçeklenebilirliği (kullanıcı tanımlı talimatlar)

RISC-V komut seti tanımında, kodlama alanının bir kısmı kullanıcı tanımlı talimatlar için ayrılmıştır ve Nuclei Teknolojisi bir NICE (Nuclei Talimat Ortak Birim Uzantısı) genişletme çözümü sağlar.Müşteri, donanım hızlandırması gerektiren algoritmaları analiz eder ve belirli bir alandaki uygulamaya göre ilgili talimatları tanımlar.RISC-V işlemci mikro çekirdeğinin çekirdeğini temel alan NICE arabirimi, belirli alan için hızlandırma birimini gerçekleştirmek üzere ayrılmıştır.Hızlandırma birimi, enerji verimliliği oranını büyük ölçüde artırabilen işlemci mikro çekirdeği ile depolama ve diğer kaynakları paylaşabilir ve ayrıca müşterilerin belirli alanlar için farklılaştırılmış mimarilere sahip ürünleri hızla geliştirmelerine yardımcı olabilir.

3) Alt bölümler için donanım hızlandırma modülü

Sina Technology, belirli alt bölümlerdeki SoC tasarımları için, işlemci fiziksel güvenlik geliştirme modülleri, çift çekirdekli kilit adımı, vektör modülleri, NPU modülleri vb. Gibi farklı esnek donanım hızlandırma çözümleri de sağlar.

3. SoC tasarım alanındaki hangi yeni teknolojiler ve uygulama eğilimleri dikkate alınmaya değer?

5G ve AIoT çağının gelişiyle birlikte, giderek daha fazla akıllı uygulama senaryoları doğuyor ve ayrıca hızlı ürün yinelemesi için yeni gereksinimleri de ortaya koyan "uygulama ve yazılım tanımlı çip SoC tasarımı" eğilimi var.Bu, SoC tasarımının ihtiyaç duyduğu anlamına gelir:

● Belirli pratik senaryoların sorunlarını daha etkili bir şekilde çözün

● Daha hızlı pazar yanıt hızı

● Özellik farklılaştırması ve maliyet avantajları ile

Mevcut SoC tasarımının esas olarak aşağıdaki temel trendlere sahip olduğunu düşünüyorum:

● DSA (Etki Alanına Özgü Mimari veya Etki Alanına Özgü Hızlandırıcı), özel uygulamalar için bir yardımcı işlemci hızlandırıcı

DSA'nın amacı, hesaplamanın enerji verimliliği oranını iyileştirmektir, böylece SoC tasarımının pazardaki farklılaşmasını, güvenliğini ve zamanındalığını daha iyi karşılayabilir.Bu hedefe nasıl ulaşılır?Temel kavramlardan biri "teknik endüstride uzmanlaşmaktır".Donanım alanında, belirli alanların ihtiyaçlarını karşılamak için özel donanım kullanılır.Ancak bu, genel ASIC donanımından farklıdır.DSA'nın bir alanın ihtiyaçlarını karşılaması ve tek bir problemden ziyade bir tür problemi çözmesi gerekir, böylece esneklik ve özgüllük dengesini sağlayabilir.İşlemci alanı söz konusu olduğunda, DSA Etki Alanına Özgü Hızlandırıcı olarak yorumlanabilir, yani genel işlemeye dayalı olarak, bu alandaki problemleri çözme verimliliğini artırmak için belirli alanlar için bir hızlandırıcı genişletilir.

Tam yığın SoC tasarım platformu

Tam yığın SoC tasarım platformu, geleneksel SoC tasarım döngüsünü ve tasarım maliyetini büyük ölçüde azaltabilir.Tek noktadan SoC platformu, genel olarak temel ortak IP, SoC mimarisi, test durumları, işletim sistemi, yazılım sürücüleri, algoritma kitaplıkları, geliştirme araçları ve SoC tasarımı için gerekli diğer modüller dahil olmak üzere SoC yazılım ve donanım tasarımı için genel bir çözüm sağlayabilir.Şu anda Singular Technology, Singular'ın MCU, AIoT ve diğer uygulama alanları için RISC-V işlemcisine dayalı, önceden entegre edilmiş bir genel SoC şablonu (Singular'ın temel IP kitaplığı, birleşik IP dahil) dahil olmak üzere tam yığın bir IP çözümü başlattı. arabirim ve veri yolu yapısı, vb.), yazılım ve donanım sürücüleri, NMSIS algoritma kitaplığı, tamamen aktarılmış işletim sistemi örnekleri ve Corelay'in kendi IDE / SDK ve diğer geliştirme ortamları.Müşterilerin SoC tasarımında isteğe bağlı özelleştirme sağlamasına izin verin, kaynakları boşa harcamayın, müşterilerin Ar-Ge yatırımlarını azaltmalarına yardımcı olun ve Ar-Ge verimliliğini ve kalitesini artırın.

● chiplet yeni IP çoklama modu

Moore Yasası sonrası dönemde, çip entegrasyonu gittikçe yükseliyor ve SoC tasarımı gittikçe daha karmaşık hale geliyor.Tüm çip SoC tasarım döngüsünü ve toplam geliştirme maliyetini azaltmak için, Chiplet modu popüler bir trend haline geldi.Chiplet aslında belirli işlevlere sahip bir kalıptır.Chiplet modeline dayalı olarak, önce uygulanması gereken karmaşık işlevleri ayrıştırın, ardından farklı işlem düğümleri, farklı malzemeler ve farklı işlevlerle mevcut kalıpları geliştirin veya yeniden kullanın ve son olarak SiP (Paket İçinde Sistem) paketleme teknolojisi aracılığıyla eksiksiz bir yonga oluşturun. .Bu yüzden Chiplet, çip kalıbı şeklinde sağlanan yeni bir IP çoklama modudur.

Chiplet, dijital devrelerin ve proses düğümlerindeki analog veya arayüz devrelerinin yanlış hizalanması sorununu çözmenin yanı sıra, SoC tasarımında daha fazla esneklik sağlayabilir.Örneğin, bazı SoC tasarımlarının farklı senaryolarda arayüzlerin veya analog kanalların sayısı için farklı gereksinimleri vardır.Hepsi bir kalıba entegre edilmişse, esneklikten yoksundurlar ve optimum performans, işlev ve alana (PPA olarak da bilinir) ulaşmak zordur..Chiplet, senaryolardaki esneklik sorununu dijital ve analog aracılığıyla daha iyi çözer.Tabii ki, chiplet aynı zamanda arayüz standardizasyonu gibi birçok zorlukla karşı karşıyadır ve arayüzler arasındaki büyük miktardaki veri, kalıplar ve kalıplar arasındaki ara bağlantıdan kaynaklanan yüksek güç tüketimine neden olur.Ve diğer sorunlar.

4. Mevcut SoC tasarımı performans, güç tüketimi ve boyut açısından hangi zorluklarla karşı karşıya?Çözüm nedir?

Moore Yasasının yavaşlamasıyla birlikte, ileri teknolojinin maliyeti (28nm-> 22nm-> 14nm-> 7nm-> 5nm) artmaya devam ediyor, SoC tasarımı artık yalnızca işlem düğümünün performansı, işlevi karşılamak için küçülmesini umamıyor. ve alan boyutu gereksinimleri.

SoC tasarımında, performans, işlev ve alan genellikle aynı anda tatmin edilmez ve biz sadece mükemmel bir uzlaşma sağlamaya çalışabiliriz.Örneğin, Clock Gating, Power Gating ve Multiple Power Domains gibi düşük güç teknolojileri performansı etkilemeden kullanılır, ancak maliyet, alanın daha büyük olmasıdır.Bu nedenle, PPA uzlaşma stratejisinin tutarlı bir standardı yoktur, ancak gerçek uygulamaya dayalı spesifik bir analizi vardır.

Bu nedenle, SoC tasarımının yalnızca talep üzerine tasarlanabileceğini ve PPA'nın zorluğunun uygun olduğunda daha iyi çözülebileceğini düşünüyorum.Tabii ki, bu isteğe bağlı tasarım esas olarak yukarıda belirtilen IP yeniden kullanım destek noktalarında yansıtılmaktadır:

● Yüksek düzeyde yapılandırılabilir çoklama IP'den farklı IP parametreleri, PPA gereksinimlerine göre esnek bir şekilde yapılandırılabilir, toplantı performansı öncülüğünde alan ve güç tüketimi israfı olmadan;

● Tam yığın SOC tasarım platformu - PPA gereksinimlerine göre, gerekli IP modüllerini esnek bir şekilde seçebilir ve IP ara bağlantısının alanını ve güç tüketimini azaltmak için birleşik bir IP arabirimi kullanabilirsiniz;yazılım ve donanım için genel bir çözüm sağlamak ve yazılım ve donanım koordinasyonunu daha da geliştirmek Tasarım, işlev bölümü makuldür, donanım tasarımı karmaşıklığını azaltır, vb.

5. Nesnelerin İnterneti ve uç bilgi işlem alanlarında ve mobil bilgi işlem / kişisel bilgisayarlarda SoC tasarımı gereksinimleri arasındaki fark nedir?Doğru işlemci çekirdeği nasıl seçilir?

Kişisel bilgisayarlardan mobil bilgi işlemlere (cep telefonları) kadar, yonga SOC tasarımı (işlemci geliştirme dahil) esas olarak tekli uygulamalar ve anahtar ürünler tarafından yönlendirilir.Şu anda, 5G, AIoT, edge computing ve diğer uygulama senaryolarının filizlenmesiyle ve net endüstri standartları ve spesifikasyonları yok, uygulama senaryoları daha çeşitli, talep daha parçalı, tek ürün talebi ılımlı ve inovasyon yinelemesi daha hızlı hale gelir.Ayrıca, daha hızlı piyasa tepkisine ihtiyaç vardır.Bu nedenle, çip SoC tasarımının özelleştirilmesi bir trend haline geldi.SoC'nin tüm kontrol beyni olarak, işlemci, geleneksel PPA donanım göstergelerine ek olarak, eksiksiz temel yazılım araç zinciri ve ekoloji, işlemcinin farklılaşma ve çeşitliliği karşılama esnekliği ve ölçeklenebilirliği için daha önemlidir.Tasarım ve teknik engellerin kurulması.

ARM, ortaya çıkan bu alanlarda mutlak ekolojik avantajlara sahip değil.Bu nedenle, açık olan ve basitlik, düşük güç tüketimi, modülerlik ve ölçeklenebilirlik gibi teknik avantajlara sahip olan RISC-V, AIoT ve özelleştirme gerektiren uç hesaplama ve senaryolar alanlarında umut verici olacaktır.

Teknik esnekliğe ek olarak, RISC-V ayrıca AIoT, uç hesaplama ve diğer alanlarda önemli maliyet avantajları sağlayabilir.Uluslararası bir pazar analizi kuruluşu olan Semico Research, "RISC-V Pazar Analizi: Yükselen Pazarlar" başlıklı raporunda, pazarın 2025 yılına kadar toplam 62,4 milyar RISC-V CPU çekirdeği ve Çin tüketeceğinin tahmin edildiğine dikkat çekti. dünyanın en büyük Pazar alanına sahip olacak.