Technologie d'horloge adaptative pour une réponse en temps réel en cas de chute

Republié par Platon

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Dans la terminologie des circuits intégrés, un statisme est la chute de tension qui se produit dans un circuit. Il s’agit d’un phénomène bien connu qui peut se produire pour les raisons suivantes. L'alimentation électrique tombe en dessous de la plage de fonctionnement pour laquelle une puce a été conçue, ce qui entraîne un statisme. Les éléments conducteurs consomment plus de courant que ce pour quoi ils ont été conçus, ce qui entraîne un affaissement. Parfois, des interférences de signal ou du bruit sur l’alimentation peuvent également provoquer des fluctuations de tension, entraînant un statisme.

Les chutes peuvent avoir un impact sur le fonctionnement d'un circuit. La réduction des performances de la puce, entraînant des temps de traitement plus longs, est l'un de ces impacts. Mais voici quelques-uns des impacts les plus graves et/ou catastrophiques. La puce pourrait consommer plus de courant pour maintenir le niveau de performance, ce qui entraînerait une augmentation de la consommation d'énergie et de la dissipation thermique. Cela peut entraîner une durée de vie réduite de la puce et, dans les cas graves, une défaillance complète de la puce en raison de variations de configuration et de maintien. Les statismes peuvent également provoquer une corruption des données ou des erreurs dans la sortie. Il s’agit d’un problème très sérieux pour les applications qui dépendent de la précision et de la fiabilité de la puce.

Naturellement, le phénomène de statisme est sérieusement pris en compte lors de la conception des puces et des systèmes. Les méthodes les plus courantes pour atténuer les statismes sont le découplage de l’alimentation, la régulation de tension, l’optimisation des circuits et la gestion de l’énergie au niveau du système. Les conditions et l'environnement d'exploitation dans lesquels la puce fonctionnera sont soigneusement pris en compte lors de la conception de solutions d'atténuation du statisme.

Problèmes des temps modernes

À mesure que les SoC deviennent plus complexes, les problèmes de statisme peuvent également devenir assez complexes. La conception d'un SoC doit être optimisée en termes de performances, de puissance, de coût, de facteur de forme, etc., en plus d'optimiser l'atténuation du statisme. Parfois, ces objectifs d’optimisation peuvent entrer en concurrence les uns avec les autres et aller à l’encontre et des compromis doivent être faits. Par exemple, les architectes SoC peuvent augmenter la tension de fonctionnement, ajoutant ainsi de la marge, pour contourner le statisme local et global, mais cette augmentation augmente quadratiquement la puissance. Alternativement, les concepteurs peuvent faire en sorte que leur génération d'horloge s'adapte au statisme, ce qui fait que les performances dépendent du temps de commutation de la génération d'horloge.

Par conséquent, les grands SoC dans l’espace de calcul et d’IA des centres de données sont particulièrement susceptibles de s’affaisser. Les charges de travail des clients sont très diverses et dynamiques, ce qui entraîne des fluctuations importantes dans l'activité de commutation et la consommation de courant. Bien entendu, les systèmes ne peuvent pas se permettre de laisser les problèmes de statisme sans solution. La responsabilité potentielle en cas de sortie imprécise ou de panne catastrophique d’une puce est trop élevée pour les systèmes et applications actuels.

Problèmes de statisme localisés

Les accélérateurs spécifiques aux applications sont largement utilisés en tandem avec des processeurs à usage général pour offrir les performances et l’efficacité énergétique requises dans les environnements informatiques exigeants d’aujourd’hui. Mais ces accélérateurs ainsi que le nombre croissant de cœurs et la nature asymétrique des charges de travail augmentent le risque de chutes de tension localisées. Ces chutes de tension localisées sont le résultat d'une augmentation soudaine de l'activité de commutation et peuvent provoquer des problèmes transitoires et des pannes potentielles du mode mission.

Lorsqu'un statisme localisé se produit, l'impact peut être atténué grâce à une mise à l'échelle dynamique de la fréquence. Ceci est réalisé en ajustant la synchronisation d'un circuit à l'aide d'une horloge programmable. Une horloge programmable permet d'ajuster dynamiquement la fréquence et la synchronisation de l'horloge en fonction des conditions de fonctionnement actuelles du circuit.

Movellus facilite la résolution des affaissements localisés

Movellus, l'un des principaux fournisseurs de systèmes IP numériques, a développé la famille de produits Aeonic Generate pour répondre aux affaissements localisés. La gamme Movellus Aeonic propose des solutions de synchronisation adaptative qui offrent une réponse rapide en cas de statisme. Le portefeuille comprend le système de synchronisation adaptative. Les éléments de base sont construits avec Verilog synthétisable, ce qui les rend intrinsèquement flexibles. Les solutions sont configurables, numérisables et portables pour une large gamme d'applications SoC avancées.

La famille de produits Aeonic Generate est également nettement plus petite que les solutions analogiques traditionnelles. En conséquence, les concepteurs peuvent instancier l’IP avec la granularité requise sans aucun impact significatif sur la zone. De plus, à mesure que les conceptions évoluent vers des géométries de processus plus fines, la zone Aeonic Generate continue de croître, ce qui en fait une solution idéale pour les conceptions futures.

Quelques cas d'utilisation

La figure suivante de Movellus montre un exemple d'architecture d'un processeur ADAS avec la plate-forme Aeonic Generate AWM pour la prise en charge du statisme localisé. Un architecte associerait un module AWM à un sous-bloc ou un accélérateur spécifique à l'application pour répondre aux chutes localisées liées à la charge de travail dans un délai de cinq cycles d'horloge avec des changements de fréquence rapides et sans problème. Cette approche fournit une solution fiable et efficace pour relever les défis liés aux statismes localisés sur les marchés de l'ADAS, de la 5G et des réseaux de centres de données.

La figure suivante de Movellus montre un exemple d'architecture d'une mer de processeurs SoC avec Aeonic Generate pour la prise en charge du statisme localisé. Un architecte associerait un module Aeonic Generate AWM à un détecteur de statisme pour le cluster de processeurs et le domaine de tension associé afin de répondre rapidement aux statismes localisés liés à la charge de travail. Cela permet aux concepteurs de fournir une réponse au statisme localisée et indépendante sans altérer les performances des clusters de processeurs voisins.

Résumé

Des chutes de tension localisées peuvent se produire dans les SoC hétérogènes contenant des accélérateurs spécifiques à une application. Ces statismes peuvent entraîner des problèmes de synchronisation, des problèmes transitoires et des défaillances du mode mission dans les ADAS, les réseaux de centres de données et les applications 5G. Les architectes système peuvent mettre en œuvre une synchronisation adaptative pour répondre à ces baisses et en atténuer l’impact.

La famille Movellus™ Aeonic Generate Adaptive Workload Module (AWM) de produits IP de génération d'horloge hautes performances fait partie de l'architecture Aeonic Intelligent Clock Network™. Pour plus d'informations, reportez-vous à Movellus Page Aeonic Generate™ AWM.