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富士通CustomSoC:大数据背后的高性能设计的功耗挑战

来源:天博体育官网   发布时间:2022-04-19 23:01nbsp;  点击量:

本文摘要:岁末年初,当我们总结2014年产业界的发展时,少不了IoT(物联网)和BigData(大数据)这两个2014年科技界人们谈论最多,玉女的最低的科技名词。在IEEE发布的2014TOP10冷侦排行榜上,他们也榜上有名。不过,拨开他们华丽的外衣,我们看见的是隐于其背后的各种先进设备的高性能及超强低功耗半导体技术令人惊艳的发展。 功耗沦为HPC和Networking的关键设计挑战 毫无疑问,IoT增进了低功耗的发展,但是,这只是问题的一个方面。

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岁末年初,当我们总结2014年产业界的发展时,少不了IoT(物联网)和BigData(大数据)这两个2014年科技界人们谈论最多,玉女的最低的科技名词。在IEEE发布的2014TOP10冷侦排行榜上,他们也榜上有名。不过,拨开他们华丽的外衣,我们看见的是隐于其背后的各种先进设备的高性能及超强低功耗半导体技术令人惊艳的发展。  功耗沦为HPC和Networking的关键设计挑战  毫无疑问,IoT增进了低功耗的发展,但是,这只是问题的一个方面。

另一方面,无所不在的移动设备产生了极大的数据洪流,更加多的远程监控系统以及嵌入式系统也产生了可观的数据集,一些数据流只是在网络上流过而已。而有些不会展开细致的分析,例如,从监控图像流中找到杀害了儿童的汽车牌照,或者每月才经常出现一次的希格斯玻色子等。大数据被迫我们大幅度提高网络和计算出来比特率。不过,在为数据中心加快的同时,功耗的问题就放在眼前。

  大多数人们对于能耗有限的沉痛认识到源于移动设备的电源续航能力的容许,这就给我们造成了一种错觉,以为只有移动设备是功耗脆弱的应用于,只不过,在诸如数据中心等的高性能计算出来(HPC)及网络(Networking)领域,对于功耗的拒绝更为的严苛。富士通半导体市场部经理陈博宇(AlexChen)先生在一年一度的中国集成电路设计业年会暨中国内地与香港集成电路产业协作发展高峰论坛(全称ICCAD峰会)上回应。富士通半导体市场部经理陈博宇在ICCAD上演说  和手机相同功率的电源有所不同,数据中心的电源是总有一天打开的,整个机房的每个芯片无时无刻不出工作,对整个供电系统,还包括风扇系统的压力极大。

多达:当服务器大于1万台,全年耗电量大约0.35亿千瓦时(电是次要因素);当服务器大于10万台,全年耗电量大约3.5亿千瓦时(电是最重要因素);当服务器大于50万台,全年耗电量大约17.5亿千瓦时(电是主要成本);当服务器大于100万台,全年耗电量大约35亿千瓦时(电是TOP1成本)。  而和消费类的应用于十分有所不同,在通信领域,对每个板卡的功耗都有拒绝,只有超过每块板卡的功耗拒绝,整个系统的功耗才能合格。在高性能应用领域,亿门级的设计规模使得芯片的复杂度减少,如何在功耗上展开优化,而又能超过性能拒绝,这是在大规模设计上尤其要考虑到的。

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陈博宇认为。  多种方法应付高性能设计的功耗挑战  现在的高速低功耗设计,最少有多达7亿多门级电路和多达2GHz的工作频率的设计。因此,设计人员需谨慎评估如何在最短的设计周期内,针对整个芯片的低功耗策略做到定义及最佳化,并思维如何让PCB设计符合超高的功耗。

  大规模版图设计需要协助设计人员应付高速低功耗设计挑战,如下图右图2,富士通半导体的协同设计技术优化了芯片、IP、及从PCB到板级设计等所有方面。为使其超过性能线性规划,跨越规划,设计,建模和分析所有过程,富士通半导体用于了可以预估的电源网络构架,并用于了层次化的电源网络分析,这种分析可以优化电源网络设计,并且最小化仅有芯片的功耗。低噪声的芯片架构设计可以忍受多达300瓦的功耗。

大规模版图设计协助设计人员应付高速低功耗设计挑战  此外,尤其值得一提的是富士通半导体独有的ASV(AdapterSupportVoltage)技术。如下图3右图,该技术借以监控制程(process)的高低。仅有功耗设计解决方案应付高速低功耗设计挑战  陈博宇更进一步说明:因为晶圆厂的制程不存在慢(fast)、快(slow)、标准(typ)的状态,在芯片中摆放ProcessMonitor,使得我们可以朗读制程的参数,这样就能告诉电源的大小,例如,如果我们朗读是偏快的制程,就可以协助减少电压,因为功率是和电压的平方成正比,所以减少电压就能降低功耗,ASV技术就像一个弹簧一样,把芯片拉向typ。

  再度,高性能PCB解决方案在应付功耗挑战上必不可少。富士通半导体在高性能PCB市场也正处于领先地位,在研发这些高可靠性PCB的过程中,富士通半导体展开了缜密的仿真,优化了技术原型。如下图4右图。高性能PCB解决方案应付高速低功耗设计挑战  我们的球形PCB技术支持到多达4000个pin脚,并且每一旁的PCB尺寸可以抵达60mm,我们的多层基板PCB设计可以反对到32层,对于BGAPCB,我们独有的金属TIM构建了超低ThetaJC,ThetaJC大于0.05度,并通过了近期的热阻测量技术检验。

我们正在为中央处理器和服务器,研制新一代2.5和3DPCB技术。陈博宇回应。


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