點亮低功耗設計之路，Synopsys、ARM合力推出通用設計指南

隨著有越來越多的設計工程師開始從事低功耗設計，他們發(fā)現(xiàn)僅有工具和硅知識產(chǎn)權(quán)(IP)是不夠的。他們所需要的是一種通用的方法—這就是Synopsys和ARM在即將出版的《低功耗設計方法指南》(LPMM)中要詳細說明的方法。

作者希望這本由Springer Science+Business Media LLC出版的指南，代表著低功耗IC設計的一個重要進展。通過對最佳實踐的描述、提供建議和引證對設計缺陷的警告，這本綜合的指南提供了一種動手操作(hand-on)的方法。指南問世之時，正是設計工程師們苦苦解決像電源門控、動態(tài)電壓和頻率調(diào)節(jié)這些問題的時候，這些問題在LPMM中都得到了詳盡地講述。

預先展出的LPMM拷貝將在下周的設計自動化大會(DAC)上獲得，并且在由Synopsys和ARM贊助的午餐活動上將對該手冊進行討論。低功耗設計將成為此次大會的主要議題，在本次大會上，針對低功耗驗證和低功耗綜合的新技術(shù)也將首次登場。

“在這一行業(yè)中建立一種通用的方法有著極大的意義，” Synopsys的會員兼LPMM的作者Michael Keating這樣說道，“尤其是電源門控，很多人在這一點上做得很好，但對于主流的設計社群，它仍是一項挑戰(zhàn)。如果我們能通過找準最佳的實踐并都對我們堅持的一般方法進行詳盡說明，我們能使它變得更加主流，我們也將提供由此帶來的價值?！?

Keating也是《可重用設計方法學》(RMM)的合作者，這是由Synopsys和Mentor Graphics于1998出版的一本指南，它有助于建立硅IP再利用的方法。雖然LPMM涉及到在更多的人員之間更廣泛的合作，基本的方法與RMM是相同的，Keating說：“要盡可能地實用，要把最佳的實踐匯集在一起，要把一般的工程人員能對新興技術(shù)進行利用的方法發(fā)表出來?！?

ARM的會員David Flynn是LPMM的另一個主要作者。作為一家IP提供商，F(xiàn)lynn強調(diào)說，ARM有興趣把電源門控和電壓調(diào)節(jié)這樣的技術(shù)向其客戶推廣應用?！拔覀冇蟹浅Ｓ诖说目蛻?，但是，它們不會告訴任何其它人，并且它們通常有一個它們能夠隱藏的內(nèi)部流程?！?

在另一項單獨但相關(guān)的發(fā)布中，Synopsys和ARM也將宣布開始提供針對ARM1176JZE-S可綜合微處理器的實現(xiàn)參考方法，獲得這種處理器的許可的公司就可以掌握該方法，它為實現(xiàn)積極進取的電源管理技術(shù)提供腳本和文件，這些技術(shù)包括電源門控、多門限電壓優(yōu)化和頻率調(diào)節(jié)。

協(xié)作成就

Keating和Flynn說LPMM是Synopsys和ARM之間長達10年的協(xié)作取得的成就。這兩家公司自1998起攜手開發(fā)首款可綜合的ARM7內(nèi)核。接著，這兩家公司開始從事技術(shù)演示項目，這以Synopsys和ARM的低功耗技術(shù)示范(Salt)項目為頂峰，該項目在去年晚些時候獲得了可工作的硅片。這一項目采用了時鐘門控、多電壓、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)和電源門控等技術(shù)。

“就在我們完成了這種‘Salt’芯片后，我們就編撰了這本書，這本書是我們所做的工作基礎(chǔ)上的理論總結(jié)，并且對該項目本身也進行了詳盡描述，” Keating說，“我們想完成一個自己動手做的項目，這樣我們能獲得我們從閱讀學術(shù)文章或與客戶交談所無法得到的經(jīng)驗。”Keating說，LPMM以參與低功耗IC設計的人員為對象，包括是工程師、工程經(jīng)理、RTL設計工程師、IC布局設計工程師、驗證工程師等等。該書描述了一種通用的方法，而不是Synopsys所特有的方法，他說，“我們真的希望它會成為工程指南，而不是一個營銷工具?！?

本書前面的一個章節(jié)講述了像時鐘門限和多電壓門限這樣的“標準”低功耗方法。但是，此后重點則集中在更積極進取的多電壓技術(shù)。還有若干的章節(jié)與電源門控有關(guān)。其它的主題包括電壓和頻率調(diào)節(jié)、物理庫、保持寄存器和電源開關(guān)網(wǎng)絡。

為什么有如此多的主題與用來關(guān)閉電壓島以減少漏電的電源門控有關(guān)？“我們把它看作一種會進入大量設計的主流技術(shù)，” Keating說，“許多人都在對像電源門控這樣的技術(shù)進行考慮，并且對這一技術(shù)的采用表示關(guān)注，這是因為他們把這一技術(shù)看得過于具有挑戰(zhàn)性。我們希望人們明白這種技術(shù)并非像它看起來的那樣困難?！?

LPMM包含了大量的提示和建議，例如，在指定電源域內(nèi)你是否有多電壓島，并放置了電平轉(zhuǎn)換器。Keating說，這樣做是因為輸出電流比電平轉(zhuǎn)換器的輸入級電流更大。對它們進行正確地布局會使電源的布線和電流傳輸這樣的事情更加容易。

該手冊覆蓋了從RTL到布局和布線的設計流程，它并沒有深入研究電子系統(tǒng)級(ESL)設計，對此，許多工程師表示省電可能更多?！霸贓SL領(lǐng)域正發(fā)生一些變化，但是，那并不是我們個人能夠完成的事情，雖然我現(xiàn)在正開始關(guān)注，”Keating說道。

由Synopsys、Mentor Graphics和Magma Design Automation所支持的統(tǒng)一功率格式(UPF)對本書“沒有起太大作用”，Keating說，盡管用到了它的一些實例。UPF目前正與Cadence Design Systems所支持的通用功率格式(CPF)角逐，以成為行業(yè)標準低功耗描述格式。

其它對本書有貢獻的作者包括Synopsys的Alan Gibbons和Kaijian Shi以及ARM的Robert Aitken。本書將于今年8月上市，您可通過搜索關(guān)鍵詞“Keating”在Springer的網(wǎng)站進行定購。

Keating說，他希望LPMM將使低功耗設計技術(shù)的可用性變得更廣泛，因而所有的芯片設計都能利用它們。“我完全了解芯片設計工程師喜歡閱讀什么內(nèi)容，”他說，“ 你處于巨大的壓力之下，并且你熬了很長時間在工作。如果能為這些小伙子提供一些使工作更具有可追溯性的信息，那就是本書的根本目的?！?

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