（原标题：芯片的PPA人妖 h漫，还有兴味吗？）

要是您但愿不错频繁碰面，迎接标星保藏哦~

开始：内容编译自semiengineering，谢谢。

自 EDA 降生以来，功率、性能和面积 (PPA) 的优化一直是芯片狡计的中枢，但要是不了解这些芯片将若何以及在何处使用，这些主张的价值就会镌汰。

关联词，与以前不同的是，现在的这种布景来自硬件开发除外的要素。尽管 PPA 仍然是硬件开发历程很多部分的有用代理，但各个组件的相干性每每不如以前。

多年来，东谈主们又增多了其他关注点，尤其是动力和热量。这些主张皆是彼此关联的，因此不能能将它们视为优化的孤独轴。复合主张（举例每瓦性能或每操作焦耳）可能更有兴味。其他垂危要素是可捏续婉曲量或操作蔓延。

跟着特定范围措置决议的激增，高下文(Context)变得越来越垂危。高下文不错来自两个孤独的学科——系统和软件。诚然在将硬件和软件开发与分析汇聚起来方面取得了一些进展，最近又将硬件和系统汇聚起来，但这些接洽仍然很薄弱。尽管如斯，将来的狡计必须将它们接洽起来。

诚然将这三者汇聚起来斟酌，不错杀青全局优化，但这越来越被以为是一种奢靡，因为软件在东谈主工智能等范围的变化如斯之快。系统只可针对现在已知的内容进行优化。要是这些推测不正确，任何面向将来的措施皆可能滥竽充数。

创建灵验的责任历程正成为告捷的要津。西门子 EDA 公司电子系统工程计划的措置决议架构师 Ahmed Hamza 暗示：“硬件工程师以为他们照旧制定了很好的方法。他们以为我方不需要系统工程师。他们一直在开发至极复杂的硬件架构。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。问题是他们建造了无缺的硬件，但你把软件放在上头，一切皆崩溃了。然后就初始彼此申斥。”

长短不一的蚁合

早期，芯片狡计是一场性能竞赛。“诚然这是跨学科的，但最典型的是 CPU 千兆赫的竞赛，”Cadence 计谋与新行状部总监 Rob Knoth 说。“当出动计较出当前，它为关注低功耗和动力的全新 EDA 时代和狡计方法腾出了空间。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，你必须有计划看成。你必须斟酌衡量。你必须斟酌和谐。你必须斟酌最好的合座电路。”

多年来，其他要素也变得越来越垂危。Arteris 居品管理和营销副总裁 Andy Nightingale 暗示：“性能仍然很垂危，需要进行掂量，面积与硅片的资本告成相干。传统值仍然至极垂危，但当你将它们与与功率密度相干的热值汇聚在一谈时，就会影响开采的运行。要是过热，它必须断电，性能会跟着能耗而下落。”

每个节点皆会增多更多要素。“狡计握住的方向是把柄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 暗示。“除了 PPA，现在还有 R，代表可靠性或肃穆性。这始于咱们必须斟酌影响性能的 IR 压降。缓解这种情况的时代照旧开发出来。然后咱们看到了开采的可变性，以及基于邻居至极环境而变化的开采步履，这会影响狡计的性能和功耗。”

通盘这些影响皆是彼此关联的。“要是你能散布看成，就能镌汰峰值功耗，”Innergy Systems 创举东谈主兼首席实施官 Ninad Huilgol 说谈。“从系统级角度来看，这是细目电源、电网和 IR 压降大小时的一个垂危斟酌要素。散布看成不错通过在看成流中引入闲暇周期或动态编削时钟频率来杀青。为止是性能会镌汰，但影响热量的平均功耗可能会增多。”

时期要素正在被延长。“热管理对于捏续的责任负载场景至关垂危人妖 h漫，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 暗示。“要是开采在游戏过程中过热，成人网站用户体验就会下落，因为它无法捏续保捏高速。这会导致节流，导致帧速率下落，从而镌汰游戏体验。对于捏续功率分析，必须细目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镌汰性能。”

为了明白这些影响，必须将更多的物理常识引入分析。“跟着 3D-IC 的出现，芯片和系统之间的接洽愈加紧密，咱们需要关注以前在芯片狡计范围莫得惦记过的新物理问题，”Ansys 居品管理总监 Preeti Gupta 说。“咱们看到领域条款交换方面越来越复杂。举例，电挪动分析与电流密度相干。电流与温度有告成关系。跟着温度升高，显露会呈指数级增长。”

这给优化器用带来了更大的压力。“与签核的集成至极垂危，不管是时序分析、IR 分析、功率分析、变异性分析如故肃穆性分析，”Synopsys 的 Chacko 说。“当优化器用与分析紧密集成时，咱们就有了集成历程，举例时序、集成 IR、集告捷率、集成变异性。咱们以自动化的形态调用这些分析引擎。优化不单是是初始使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。“要是你在线段上使用实质温度，你就不错领有愈加肃穆、优化的狡计，”Ansys 的 Gupta 说。“我说肃穆和优化是专诚的，因为巧合狡计团队可能狡计的最坏温度可能低于开采可能遭逢的实质最坏温度。其次，你可能在很猛进度上过度狡计，大多数情况皆莫得达到最坏温度。唯有一小部分达到了。你在过度狡计方面烧毁了大批的功率、性能和面积。”

这等于为什么越来越多地使用东谈主工智能来匡助均衡这些要素。“狡计师不错尝试各样不同类型的优化，”Synopsys 高档居品司理 Jim Schultz 说。“在许厚情况下，他们依赖告诫丰富的专科狡计师。他们知谈该尝试什么。但东谈主工智能驱动的器用领有通盘这些参数。他们不错尝试多个参数，望望哪些参数能产生最好为止。他们不错尝试很大的措置决议空间。”

诚然工程师可能正在尝试进行邃密优化，但由于无法进行分析，因此会烧毁更大的余步和性能。“这一直是 EDA 狡计的中枢穷苦，”Ansys 居品营销总监 Marc Swinnen 说。“您需要在狡计历程的早期了解将来信息以进行优化，因此这弥远是一个估算和使用更简便的分层模子、跟着时期的推移进行更动并尽量幸免迭代的问题。”

尽管这些初级要素彼此关联，但访佛情况也存在于更高档别。如今，很少有系统狡计为在职何时候实施单一功能。这使得很难阻扰系统级事件并对其讹诈主张。“不错通过测量宏不雅事件遽然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设施的实施。特征化的系统级功率模子不错匡助预计这一级别的功耗。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。”

新主张

诚然初级优化仍然很垂危，但系统级主张正变得愈加越过。“这有营业方面，也有工程方面，”Expedera 营销副总裁 Paul Karazuba 说。“从营业角度来看，等于要了解客户最垂危的愿望的排序。然后，从时代角度来看，等于要了解在这些照管条款下，在客户方向的领域条款下不错合理地作念些什么。”

这些方向必须以有兴味的形态杀青。“在当代系统的布景下，除了基准除外，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，不错测量诸如初度令牌时期之类的主张，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，其中这些主张不错最好地掂量电源成果和性能。安全讹诈设施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，硬件每每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每每很复杂。它需要学习新的作念事形态。跟着软件持续变化，您的功耗是否仍在您领先的方向范围内？这是一个新的垂危挑战。不错通过构建系统的高档功率模子来措置这个问题，该模子不错向您显现软件运行时的动态功耗。”

对于某些任务，里面主张决定了操作。“通晓长度是最垂危的，”Arteris 的 Nightingale 说。“这是因为它会影响功耗、信号蔓延、面积和可靠性。这与 EDP 相干，EDP 是一种汇聚了能量和蔓延的能量测量。某件东西完成一项责任需要多万古期，在完成这项责任时遽然了几许能量？您不错从某件东西得到同样的 EDP，它作念某事至极快但耗电量很大，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，称为速率栽植、功率栽植和绿色栽植，它们补充了这些主张。这些对于评估均衡变得越来越垂危，因为系统的性能、功率成果和现在的环境影响正在推崇作用。”

越来越多的声息也加入进来。Cadence 的 Knoth 暗示：“对于电气工程、半导体和电子系统，跟着咱们参与有计划的声息越来越各样化，咱们的责任只会越来越好。咱们正在出产更高质料的系统和电路，因为现在狡计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。用例狡计师也参与其中。委果暖和居品合座寿命的东谈主也参与其中。这一切皆是为了更动器用，以便其他声息大致为有计划作念出孝敬。”

可是，将 EDA、系统和软件整合在一谈也存在一些问题。西门子的 Hamza 说：“要是你去系统工程社区，他们使用以图表为中心的器用。它是为东谈主狡计的。在 EDA 方面，他们使用以数据为中心的器用，你不错用它生成模子、开发用例并进行分析。当前器用的问题是系统器用无法生成满盈的保真度和细目性模子，以用于 EDA。咱们需要为系统发明新的器用。”

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。您正在进行封装狡计，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法式化的形态传达信息，不管是热、功率、信号信息如故时序。”

尽管如斯，进展仍在赓续。“行将推出的新法式——SysML-v2——将为系统社区提供以数据为中心的模子，”Hamza 说。“现在，当你开发模子时，它们不错勾搭到 EDA 历程。另一个缺失的元素是需求并莫得从系融合直流畅到 EDA 级别。考据需要一直流畅到系统，因为要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顾忌到系统级别，这么他们智商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，但他们需要疏通。咱们正在研究多个部分，以将 EDA 域勾搭到系统域。”

论断

咱们掂量系统质料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有兴味。该环境触及软件和系统。

每个新节点皆会增多寻找狡计妥贴优化空间的复杂性，尽管东谈主工智能可能大致匡助找到单元或块内的局部最小值，但委果的挑战在于高笼统档次，即架构聘用。需要更多模子智商由器用自动处理。

https://semiengineering.com/is-ppa-relevant-today/

半导体宏构公众号推选

专注半导体范围更多原创内容

关注群众半导体产业动向与趋势

*免责声明：本文由作家原创。著述内容系作家个东谈主不雅点，半导体行业不雅察转载仅为了传达一种不同的不雅点，不代表半导体行业不雅察对该不雅点赞同或扶直，要是有任何异议，欢理睬洽半导体行业不雅察。

今天是《半导体行业不雅察》为您共享的第3886内容，迎接关注。

『半导体第一垂直媒体』

及时 专科 原创 深度

公众号ID：icbank

可爱咱们的内容就点“在看”共享给小伙伴哦人妖 h漫