AI如何助力“最后一公里”的設(shè)計優(yōu)化？

數(shù)據(jù)中心、移動、汽車、人工智能和物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用領(lǐng)域都需要積極的PPA目標(biāo)，但是隨著芯片工藝發(fā)展到5nm、3nm的先進節(jié)點，帶來的新的物理規(guī)則卻影響了PPA的效果。在IC設(shè)計物理實現(xiàn)階段，需要考慮更多的物理效應(yīng)：時序、泄漏功率、動態(tài)功率、面積、金屬、靜態(tài) IR 壓降、動態(tài) IR 壓降、魯棒性、老化、工藝變化、3DIC等等。新工藝節(jié)點在每次分析運行和ECO優(yōu)化過程中都需要更長的時間并消耗大量計算資源。對于高級節(jié)點，ECO設(shè)計收斂是關(guān)鍵的一步，甚至成為了整個周期時間的主要瓶頸，有時占到整個設(shè)計周期的50%。

解決ECO挑戰(zhàn)的利器：

新思科技 PrimeClosure

新的EDA工具PrimeClosure通過與Fusion Compiler和PrimeTime的深度集成，并提供100% 新思科技 PrimeTime黃金簽核STA優(yōu)化，再加上PrimeClosure的LIVE集成可以提供最準(zhǔn)確的ECO結(jié)果質(zhì)量 (QoR)，從而實現(xiàn)可預(yù)測的設(shè)計收斂。

而且，新思科技 PrimeClosure也是業(yè)界首個人工智能驅(qū)動的簽核ECO解決方案。傳統(tǒng)的ECO工具是手動的，費時費力，難以實現(xiàn)所需的PPA目標(biāo)。新思科技 PrimeClosure則通過自動AI 驅(qū)動的ECO徹底改變了最后一公里的設(shè)計收斂，從而顯著縮短了時間、提高了功率和生產(chǎn)力。以前的工具流程在專家用戶的驅(qū)動下可能需要7-8周才能手動收斂，但是使用 AI驅(qū)動的方法和新的物理cop優(yōu)化，可以在一夜之間完成，這對行業(yè)來說是一個巨大的飛躍。

如今越來越多的芯片設(shè)計廠商采用多die的設(shè)計方式。對此，PrimeClosure也能夠很好的滿足多個die對性能和容量的要求。PrimeClosure具有獨特的single-box架構(gòu)，使客戶能夠在單個封裝上處理要求苛刻的設(shè)計能力和高級節(jié)點過程復(fù)雜性問題，提供非?？焖俚闹苻D(zhuǎn)時間（TAT）。根據(jù)新思科技的說法，PrimeClosure僅使用28個內(nèi)核就可以完成具有數(shù)十億個實例的設(shè)計，如果你想做30次實驗，那么你可以使用30臺機器，每臺機器都有幾十個核心，第二天就可以得到結(jié)果。這是新思科技在PrimeClosure 中的獨特優(yōu)勢。

PrimeClosure駕駛艙提供了一個新的圖形用戶界面，用于最終修飾的設(shè)計可視化，包括一個開放的數(shù)據(jù)庫界面，可用于自定義腳本以進行用戶驅(qū)動的優(yōu)化。統(tǒng)一的GUI駕駛艙意味著工程師可以從這個UI 運行所有工具：新思科技 IC Compiler II、新思科技 Fusion Compiler、新思科技 ICV 金屬填充、新思科技 StarRC 提取、新思科技 PrimeTime 靜態(tài)時序分析、新思科技 PrimePower、新思科技 PrimeShield Robustness , Ansys RedHawk SC。

▲統(tǒng)一的GUI駕駛艙

PrimeClosure 解決方案與Ansys RedHawk-SC集成數(shù)字電源完整性簽收解決方案，實現(xiàn)了突破性的自動化后期黃金簽收時序感知 ECO 解決方案，可準(zhǔn)確解決并修復(fù)高達 50% 的后期動態(tài)壓降違規(guī)，并在不影響芯片時序的情況下最大限度地提高能效。

歸納總結(jié)一下PrimeClosure中的新技術(shù)主要包括：

激光PPA

• 通過LIVE 新思科技 PrimeTime優(yōu)化簽核準(zhǔn)確的QoR
• 模塊和接口路徑的時鐘ECO
• 高級電源優(yōu)化
• 人工智能驅(qū)動的最后一公里關(guān)閉
• 老化、穩(wěn)健性、動態(tài)IR壓降、面積和后掩模? ?

P&R 融合

• 高級建模
• 連線協(xié)同優(yōu)化
• 布局協(xié)同優(yōu)化

性能和TAT，適用于大型設(shè)計

• 無縫數(shù)據(jù)流，Gigachip分層單盒TAT
• 統(tǒng)一駕駛艙、GUI、端到端流程
• 高性能和容量選項
• Smart Pruner，Adaptive Learning3DIC邏輯和物理

可以看出，在新思科技 PrimeClosure工具內(nèi)部，有許多旨在優(yōu)化PPA、縮短運行時間、降低擁有成本、提供融合的全流程以及從現(xiàn)有新思科技工具輕松過渡的功能。

PrimeClosure

具體能實現(xiàn)怎樣的提升？

PrimeClosure 解決方案憑借其創(chuàng)新的優(yōu)化功能，改進了PPA、時序、時鐘網(wǎng)絡(luò)、壓降、變化和老化等設(shè)計指標(biāo)。其優(yōu)化的修剪技術(shù)可有效篩選數(shù)千個場景和數(shù)百個分層塊，以減少用于優(yōu)化的數(shù)據(jù)集數(shù)量，從而使TAT速度提高40%以上，并減少高達60%的內(nèi)存。

新思科技表示，與傳統(tǒng)ECO流程相比，早期客戶的時序提升45%，功耗降低了10%，ECO迭代次數(shù)減少了50%，設(shè)計效率提升了10倍。

而據(jù)Socionext的實測數(shù)據(jù)，借用PrimeClosure工具，設(shè)計一個5nm工藝節(jié)點的CPU，所使用的內(nèi)存減少了3倍，所需的機器資源減少了5倍，周轉(zhuǎn)時間縮短了5倍以上。Socionext表示：“早期的結(jié)果令人印象深刻，我們很高興與新思科技合作，推動傳統(tǒng) ECO 挑戰(zhàn)的發(fā)展，目標(biāo)是為我們的大型設(shè)計實現(xiàn)超過 10 倍的設(shè)計收斂生產(chǎn)力提升。”

▲新思科技 PrimeClosure優(yōu)化CPU PPA示例

▲新思科技 PrimeClosure優(yōu)化GPU PPA示例

最后一公里設(shè)計優(yōu)化對于實現(xiàn)最佳 PPA 至關(guān)重要。新思科技 PrimeClosure 解決方案可以直接訪問新思科技數(shù)字設(shè)計系列的增量式布局、布線、提取、物理驗證、等效性檢查和簽核技術(shù)。

Jacob Avidan

芯片實現(xiàn)事業(yè)部工程高級副總裁

新思科技

總結(jié)

新思科技的新EDA工具PrimeClosure解決方案為采用先進工藝技術(shù)的高性能計算、人工智能、汽車和移動設(shè)計提供芯片設(shè)計收斂的最快途徑，預(yù)計時序優(yōu)化高達 45%，功耗提升 10%，迭代減少高達 50%，所有這些都將使芯片設(shè)計者的工作效率提高最高10倍。