اخبار

دکتر جیانینگ پنگ از دانشگاه ژجیانگ فارغ التحصیل شد و در حال حاضر رئیس اجرایی فناوری Xinlai است.وی عمدتاً مسئول تحقیق و توسعه و مدیریت بازار پردازنده های RISC-V و سایر محصولات مرتبط است.او سالها تجربه کار مرتبط با طراحی پردازنده را دارد.او قبلاً مدیر ارشد تحقیق و توسعه پردازنده Synopsys ARC بود و مرکز تحقیق و توسعه ARC China و مدیر تحقیق و توسعه بخش CPU مارول ARM را تأسیس کرد.

1. فاکتورهای اصلی در نظر گرفتن هنگام برنامه ریزی طراحی SoC چیست؟

ما به عنوان یک تامین کننده CPU IP ، از مشتریان مختلف مشاهده کرده ایم که آنها هنگام انجام برنامه ریزی طراحی SoC ، فاکتورهای اصلی زیر را در نظر می گیرند:

definition تعریف محصول و شاخص های کلیدی فنی: مشتریان عمومی بازارهای هدف و سناریوهای برنامه را هدف قرار داده اند ، بنابراین تعاریف اولیه محصول نسبتاً واضح است ، مانند عملکرد پردازنده (فرکانس ، DMIPS / CoreMark و سایر امتیازات آزمون اصلی) مشخص خواهد شد محدوده مورد نیاز ، لیست سایر آی پی های جانبی مورد نیاز و فرکانس ، مساحت و مصرف برق تراشه کلی.

characteristics مشخصات سخت افزار و معماری کلی: پس از مشخص شدن تعریف محصول ، گام بعدی تقسیم عملکرد نرم افزار و سخت افزار ، تعیین مشخصات ماژول سخت افزار و معماری کلی SoC (ساختار اصلی گذرگاه) است.از طریق برنامه های خاص و ارزیابی الگوریتم ، از جمله ساختار گذرگاه ، تعداد و اتصال Master / Slave ، ساختار ذخیره سازی و ویژگی های خاص ماژول های IP کل ، کل معماری SoC را تعیین کنید.CPU را به عنوان مثال در نظر بگیرید ، آیا به واحدهای پردازشی مانند DSP و FPU احتیاج دارید؟ساختار ذخیره سازی (ICache / DCache ، دستورالعملهای روی تراشه SRAM بهم پیوسته ، دادههای تراشه SRAM بهم پیوسته) و ظرفیت و ساختار گذرگاه مورد نیاز سیستم.

ec بوم شناسی نرم افزار و عادات کاربر: بوم شناسی نرم افزار و عادات کاربر نامرئی و نامحسوس هستند ، اما برای طراحی SoC ضروری هستند.محیط توسعه نرم افزار (IDE ، SDK و ...) ، زنجیره ابزار اساسی (کامپایلر ، اشکال زدایی و غیره) ، پشتیبانی سیستم عامل ... اینها همه به کارایی و عادات توسعه نرم افزار مشتریان پایانه تراشه مربوط می شود.

-مقرون به صرفه بودن جامع زمان ، نیروی انسانی و هزینه های سرمایه ای: مقرون به صرفه بودن شرط لازم برای موفقیت مشتریان تجاری است.همه امیدوارند که در کمترین زمان و با کمترین نیرو طراحی و تأیید نرم افزار و سخت افزار SoC را به پایان برسانند.البته آنها همچنین امیدوارند که هزینه های IP ، نوارهای بسته بندی بعدی ، هزینه های بسته بندی و آزمایش مناسب ترین قیمت ها باشد.

مطمئناً اولویت یا وزن این عوامل برای هر مشتری متفاوت خواهد بود.از زمان تاسیس 2 سال پیش ، Xinlai Technology شاهد فرود RISC-V در چین است.در ابتدا ، برای ظهور RISC-V ، بیشتر شرکت های طراحی SoC به دلیل بوم شناسی نرم افزار و عادات کاربر ، نگرشی انتظار و انتظار داشتند.با توسعه جدی کل اکوسیستم نرم افزاری و سخت افزاری RISC-V ، اکنون شاهد هستیم که مشتریان بیشتری به دلیل مزایای مقرون به صرفه بودن ، تعاریف متفاوت محصول و مقیاس پذیری انعطاف پذیر ، شروع به انتخاب RISC-V می کنند.

2. معیارهای اصلی مبتنی بر SoC جریان اصلی در هنگام انتخاب IP هسته پردازنده چیست؟چگونه می توان به طراحی متمایز دست یافت؟

در واقع استانداردهای یکپارچه خاصی برای انتخاب IP پردازنده در طول طراحی SoC وجود دارد ، مانند شاخص های سخت افزاری ، شاخص های نرم افزاری ، ثبات و قیمت.

شاخص های سخت افزاری عمدتا شامل موارد زیر است:

● تحت یک فرایند خاص ، فرکانس ، مساحت ، الزامات پارامتر مصرف برق و نمرات آزمون معیار CPU (DMIPS ، CoreMark و غیره) ؛

● ترکیبات مختلف مجموعه دستورالعمل ها ، مانند مجموعه دستورالعمل های RISC-V 32 بیتی یا RISC-V 64 بیتی ، DSP ، FPU با دقت تک و دو برابر و غیره ؛

structure ساختار و اندازه واحد ذخیره سازی ؛

number تعداد و اولویت وقفه ها ، سرعت پاسخ و غیره.

● نوع رابط پشتیبانی شده و نسبت فرکانس ساعت و غیره

شاخص های نرم افزار به طور عمده شامل موارد زیر است:

environment محیط مناسب برای توسعه نرم افزار و بستر توسعه (IDE ، SDK و غیره) ؛

chain زنجیره ابزار بالغ و پایدار (کامپایلر ، شبیه ساز ، اشکال زدایی و غیره) ؛

interface رابط نرم افزار استاندارد و کتابخانه نرم افزار الگوریتم غنی و غیره.

support پشتیبانی نرم افزار شخص ثالث دوستانه ((Segger ، IAR ، Lauterbach و غیره) ؛

support پشتیبانی از سیستم عامل جریان اصلی (RTOS ، Linux و غیره).

ثبات عمدتاً به این دلیل است که IP CPU باید کاملاً تأیید شود و باید از استحکام کافی در فرایندهای مختلف و سیستم عامل های آزمایش برخوردار باشد.این قیمت عمدتا شامل هزینه های مجوز و هزینه های پشتیبانی و نگهداری بعدی است.

چگونه می توان طرح های رقابتی و متفاوت را به مشتریان ارائه داد؟این همیشه جهتی بوده است که Xinlai Technology در حال کاوش و کار سخت در آن است.در حال حاضر ، ما عمدتا جنبه های زیر را در نظر می گیریم:

1) IP پردازنده بسیار قابل تنظیم

تمام IP های اصلی پردازنده RISC-V شامل گزینه های قابل تنظیم زیادی هستند.مشتریان می توانند پارامترهای مورد نیاز خود را از طریق یک رابط گرافیکی پیکربندی کنند تا بدون اتلاف منابع اضافی ، نیازهای عملکردی مانند تعداد وقفه ها و اولویت ، اندازه ICache / DCache ، آیا به دستورالعمل تراشه و داده SRAM ، تعداد چرخه های ضرب نیاز دارید ، و غیره سپس کد مورد نیاز را تولید کنید.

2) مقیاس پذیری مجموعه دستورالعمل های RISC-V (دستورالعمل های تعریف شده توسط کاربر)

در تعریف مجموعه دستورالعمل های RISC-V ، بخشی از فضای برنامه نویسی برای دستورالعمل های تعریف شده توسط کاربر اختصاص داده شده است ، و Nuclei Technology راه حل توسعه NICE (Nuclei Instruction Co-Unit Extension) را ارائه می دهد.مشتری الگوریتم های مورد نیاز شتاب سخت افزاری را تجزیه و تحلیل می کند و دستورالعمل های مربوطه را با توجه به کاربرد در یک زمینه خاص تعریف می کند.بر اساس هسته میکرو هسته پردازنده RISC-V ، رابط NICE برای تحقق بخشیدن به واحد شتاب برای حوزه خاص محفوظ است.واحد شتاب دهنده می تواند ذخیره و منابع دیگر را با میکرو هسته پردازنده به اشتراک بگذارد ، که می تواند نسبت بهره وری انرژی را بسیار بهبود بخشد ، و همچنین می تواند به مشتریان در تولید سریع محصولات با معماری متفاوت برای زمینه های خاص کمک کند.

3) ماژول شتاب سخت افزار برای زیرمجموعه ها

برای طراحی SoC در زیرمجموعه های خاص ، Sina Technology همچنین راه حل های مختلف شتاب سخت افزاری انعطاف پذیر ، مانند ماژول های تقویت امنیت فیزیکی پردازنده ، قفل قفل دو هسته ای ، ماژول های برداری ، ماژول های NPU و ... را ارائه می دهد

3. کدام فناوری ها و روندهای کاربردی جدید در زمینه طراحی SoC قابل توجه است؟

با ظهور عصر 5G و AIoT ، سناریوهای کاربردی هوشمندتر و بیشتر متولد می شوند و همچنین روند "برنامه SoC تراشه کاربردی و نرم افزاری تعریف شده" نیز وجود دارد ، که همچنین الزامات جدیدی را برای تکرار سریع محصول ارائه می دهد.این بدان معنی است که طراحی SoC به موارد زیر احتیاج دارد:

the مشکلات سناریوهای عملی خاص را به طور موثرتری حل کنید

● سرعت پاسخگویی سریعتر در بازار

● با تمایز ویژگی و مزایای هزینه

من فکر می کنم طراحی SoC فعلی عمدتا دارای روندهای اصلی زیر است:

SA DSA (Domain Specific Architecture یا Domain Specific Accelerator) ، یک شتاب دهنده پردازنده برای برنامه های اختصاصی

هدف DSA بهبود نسبت بهره وری انرژی در محاسبات است ، بنابراین می تواند تمایز ، ایمنی و به موقع بودن طراحی SoC را به بازار برآورده سازد.چگونه می توان به این هدف دست یافت؟یکی از مفاهیم اصلی "تخصص در صنعت فنی" است.در زمینه سخت افزار ، از سخت افزار اختصاصی برای تأمین نیازهای زمینه های خاص استفاده می شود.اما این با سخت افزار عمومی ASIC متفاوت است.DSA باید نیازهای یک زمینه را برطرف کند و به جای یک مشکل واحد ، یک نوع مشکل را حل کند ، بنابراین می تواند به تعادل انعطاف پذیری و ویژگی برسد.تا آنجا که به قسمت پردازنده مربوط می شود ، DSA می تواند به عنوان Domain Specific Accelerator تعبیر شود ، یعنی بر اساس پردازش عمومی ، یک شتاب دهنده برای برخی زمینه ها گسترش می یابد تا کارایی حل مشکلات در این زمینه بهبود یابد.

. پلت فرم طراحی SoC تمام پشته

پلت فرم طراحی SoC تمام پشته می تواند چرخه طراحی SoC سنتی و هزینه طراحی را بسیار کاهش دهد.بستر یک مرحله ای SoC می تواند یک راه حل کلی برای طراحی نرم افزار و سخت افزار SoC ارائه دهد ، به طور کلی شامل IP عمومی معماری ، معماری SoC ، موارد آزمایشی ، سیستم عامل ، درایورهای نرم افزار ، کتابخانه های الگوریتم ، ابزارهای توسعه و سایر ماژول های مورد نیاز برای طراحی SoC.در حال حاضر ، Singular Technology یک راه حل کاملاً پشته ای مبتنی بر پردازنده Singular's RISC-V برای MCU ، AIoT و سایر زمینه های کاربردی ، از جمله یک الگوی SoC کلی از قبل یکپارچه (از جمله کتابخانه IP Singular ، IP یکپارچه) راه اندازی کرده است. رابط و ساختار گذرگاه و غیره) ، درایورهای نرم افزار و سخت افزار ، کتابخانه الگوریتم NMSIS ، نمونه های سیستم عامل کاملاً پیوند زده شده و IDE / SDK و سایر توسعه Corelay.به مشتریان اجازه دهید از سفارشی سازی درخواستی در طراحی SoC اطمینان حاصل کنند ، منابع را هدر ندهند ، به مشتریان در کاهش سرمایه گذاری تحقیق و توسعه و بهبود کارایی و کیفیت تحقیق و توسعه کمک کنند.

ip حالت جدید Multiplexing IP جدید

در دوران قانون پس از مور ، ادغام تراشه ها هر چه بیشتر و بیشتر می شود ، و طراحی SoC پیچیده تر و پیچیده تر می شود.به منظور کاهش کل چرخه طراحی SoC تراشه و کل هزینه توسعه ، حالت Chiplet به یک روند محبوب تبدیل شده است.Chiplet در واقع یک قالب با عملکردهای خاص است.بر اساس مدل Chiplet ، ابتدا توابع پیچیده ای را که باید اجرا شوند تجزیه کنید ، سپس قالبهای موجود را با گره های مختلف فرآیند ، مواد مختلف و عملکردهای مختلف توسعه داده یا دوباره استفاده کنید و در نهایت از طریق فناوری بسته بندی SiP (System in Package) یک تراشه کامل تشکیل دهید .بنابراین Chiplet حالت جدید چندگانه سازی IP است که به صورت قالب تراشه ارائه می شود.

Chiplet علاوه بر حل مشکل عدم هم راستایی مدارهای دیجیتال و مدارهای آنالوگ یا رابط در گره های فرایند ، می تواند انعطاف پذیری بیشتری در طراحی SoC ایجاد کند.به عنوان مثال ، برخی از طراحی های SoC نیازهای متفاوتی برای تعداد رابط ها یا کانال های آنالوگ در سناریوهای مختلف دارند.اگر همه آنها روی یک قالب قرار بگیرند ، فاقد انعطاف پذیری هستند و دستیابی به عملکرد ، عملکرد و مساحت مطلوب دشوار است (همچنین به عنوان PPA شناخته می شود)..Chiplet مشکل انعطاف پذیری در سناریوها را از طریق دیجیتال و آنالوگ بهتر حل می کند.البته چیپلت با چالش های بسیاری مانند استاندارد سازی رابط روبرو است و مقدار زیاد داده بین رابط ها باعث مصرف زیاد انرژی ناشی از اتصال بین قالب ها و قالب ها می شود.و مسائل دیگر

4. طراحی SoC فعلی از نظر عملکرد ، مصرف برق و اندازه با چه چالش هایی روبرو است؟راه حل چیست؟

با کاهش سرعت قانون مور ، هزینه فناوری پیشرفته (28nm-> 22nm-> 14nm-> 7nm-> 5nm) همچنان در حال افزایش است ، طراحی SoC دیگر فقط نمی تواند امیدوار باشد که گره فرآیند برای رسیدن به عملکرد ، عملکرد کوچک شود و الزامات اندازه منطقه.

در طراحی SoC ، عملکرد ، عملکرد و منطقه اغلب به طور همزمان راضی نیستند و ما فقط می توانیم برای دستیابی به یک مصالحه کامل تلاش کنیم.به عنوان مثال ، از فناوری های کم مصرف مانند Clock Gating ، Power Gating و Multiple Power Domains بدون تأثیر بر عملکرد استفاده می شود ، اما هزینه این است که منطقه بیشتر خواهد شد.بنابراین ، استراتژی سازش PPA استاندارد سازگار ندارد ، بلکه یک تجزیه و تحلیل خاص بر اساس کاربرد واقعی دارد.

بنابراین ، من فکر می کنم طراحی SoC فقط در صورت تقاضا قابل طراحی است و در صورت لزوم چالش PPA بهتر حل می شود.البته ، این طرح درخواستی عمدتا در نقاط پشتیبانی استفاده مجدد از IP که در بالا ذکر شد منعکس شده است:

parameters پارامترهای IP مختلف با قابلیت چندگانه سازی با قابلیت تنظیم بسیار بالا ، می توانند با انعطاف پذیری متناسب با نیازهای PPA ، بدون اتلاف منطقه و مصرف برق در فرض عملکرد جلسه ، پیکربندی شوند.

platform پلت فرم طراحی SOC کاملاً پشته ای - با توجه به نیازهای PPA ، می توانید ماژول های IP مورد نیاز را انعطاف پذیر انتخاب کنید و از یک رابط IP یکپارچه برای کاهش سطح و مصرف برق اتصال IP استفاده کنید.ارائه یک راه حل کلی برای نرم افزار و سخت افزار ، و افزایش بیشتر نرم افزار و هماهنگی سخت افزار طراحی ، تقسیم عملکرد منطقی است ، کاهش پیچیدگی طراحی سخت افزار ، و غیره

5- تفاوت بین الزامات طراحی SoC در اینترنت اشیا and و زمینه های محاسبات لبه ای و رایانه های شخصی / رایانه های شخصی چیست؟چگونه هسته پردازنده مناسب را انتخاب کنیم؟

از رایانه های شخصی گرفته تا رایانه های همراه (تلفن های همراه) ، طراحی SOC تراشه (از جمله توسعه پردازنده) عمدتا توسط برنامه های تک و محصولات اصلی هدایت می شود.در حال حاضر ، با شکوفایی 5G ، AIoT ، محاسبات لبه ای و سایر سناریوهای کاربردی ، و هیچ استاندارد و مشخصات صنعتی مشخصی وجود ندارد ، سناریوهای کاربرد متنوع تر هستند ، تقاضا تقسیم می شود ، تقاضای محصول تنها متوسط ​​است و تکرار نوآوری سریعتر می شودهمچنین نیاز به واکنش سریعتر بازار وجود دارد.بنابراین ، سفارشی سازی طراحی SoC تراشه به یک روند تبدیل شده است.به عنوان کل مغز کنترل SoC ، پردازنده علاوه بر شاخص های سخت افزاری سنتی PPA ، زنجیره ابزار کامل نرم افزار و محیط زیست ، برای انعطاف پذیری و مقیاس پذیری پردازنده برای دستیابی به تمایز و تنوع از اهمیت بیشتری برخوردار است.طراحی و ایجاد موانع فنی.

ARM از مزایای اکولوژیکی مطلق در این زمینه های نوظهور برخوردار نیست.بنابراین ، RISC-V که باز است و دارای مزایای فنی مانند سادگی ، مصرف کم برق ، مدولار بودن و مقیاس پذیری است ، در زمینه های AIoT و محاسبات لبه و سناریوهایی که نیاز به سفارشی سازی دارند ، امیدوار کننده خواهد بود.

علاوه بر انعطاف پذیری فنی ، RISC-V می تواند مزایای قابل توجه هزینه ای را نیز برای AIoT ، محاسبات لبه ای و سایر زمینه ها به همراه داشته باشد.Semico Research ، یک سازمان بین المللی تجزیه و تحلیل بازار ، در گزارش خود با عنوان "RISC-V Analysis Market: بازارهای نوظهور" اشاره کرد که تخمین زده می شود تا سال 2025 ، بازار در مجموع 62.4 میلیارد هسته پردازنده RISC-V و چین مصرف کند بزرگترین فضای بازار جهان را خواهد داشت.