טכנולוגיית שעון אדפטיבית לתגובת צניחת בזמן אמת

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

בטרמינולוגיה של מעגלים משולבים, צניחה היא ירידת המתח שמתרחשת במעגל. זוהי תופעה ידועה ויכולה לקרות מהסיבות הבאות. ספק הכוח נופל מתחת לטווח הפעולה שעבורו תוכנן שבב, וכתוצאה מכך צניחה. יותר זרם נמשך על ידי האלמנטים המוליכים ממה שהם תוכננו עבורם, וכתוצאה מכך צניחה. לפעמים, הפרעות אות או רעש באספקת החשמל יכולים גם לגרום לתנודות מתח, וכתוצאה מכך לצניחת.

צניחה יכולה להשפיע על פעולות המעגל. ביצועים מופחתים של השבב, המובילים לזמני עיבוד ארוכים יותר היא השפעה כזו. אבל להלן כמה מההשפעות החמורות ו/או הקטסטרופליות יותר. השבב יכול למשוך יותר זרם כדי לשמור על רמת הביצועים המובילה לצריכת חשמל מוגברת ופיזור חום. זה יכול להוביל לצמצום חיי השבב ובמקרים חמורים לכשל מוחלט של השבב עקב שינויים בהגדרה והחזקה. צניחה יכולה גם לגרום לפגיעה בנתונים או לשגיאות בפלט. זוהי בעיה רצינית מאוד עבור יישומים התלויים בדיוק ובאמינות של השבב.

מטבע הדברים, תופעת הצניחות נלקחת בחשבון ברצינות בעת תכנון שבבים ומערכות. השיטות הנפוצות ביותר להפחתת נפילות הן ניתוק אספקת החשמל, ויסות מתח, אופטימיזציה של מעגלים וניהול צריכת חשמל ברמת המערכת. התנאים וסביבת ההפעלה שבה יפעל השבב נשקלים בקפידה בעת תכנון פתרונות להפחתת צניחה.

בעיות של ימינו

ככל שה-SoC הופכים מורכבים יותר, גם בעיות צניחה יכולות להיות מורכבות למדי. יש לבצע אופטימיזציה של העיצוב של SoC עבור ביצועים, כוח, עלות, גורם צורה וכו' בנוסף לאופטימיזציה להפחתת צניחה. לפעמים יעדי האופטימיזציה הללו יכולים להתחרות זה בזה, ולעשות פשרות. לדוגמה, אדריכלי SoC יכולים להעלות את מתח ההפעלה, ולהוסיף מרווחים, כדי לעקוף צניחה מקומית וגלובלית, אך עלייה זו מגדילה באופן ריבועי את ההספק. לחלופין, מעצבים יכולים להתאים את יצירת השעון שלהם לצניחת, מה שהופך את הביצועים לפונקציה של זמן החלפת יצירת השעון.

כתוצאה מכך, מערכות SoC גדולות במרחב המחשוב וה-AI של מרכז הנתונים רגישים במיוחד לצניחת. עומסי העבודה של הלקוחות הם מאוד מגוונים ודינמיים, מה שמוביל לתנודות משמעותיות בפעילות המיתוג ובמשיכה הנוכחית. כמובן, מערכות אינן יכולות להרשות לעצמן לתת לבעיות צניחה שלא יטופלו. החבות הפוטנציאלית מפלט לא מדויק או כשל קטסטרופלי של שבב גבוהה מדי עבור המערכות והיישומים של היום.

בעיות נפילה מקומיות

מאיצים ספציפיים ליישום נמצאים בשימוש נרחב יחד עם מעבדים לשימוש כללי כדי לספק את הביצועים ויעילות ההספק הנדרשים בסביבות המחשוב התובעניות של היום. אבל המאיצים האלה, כמו גם המספר ההולך וגדל של הליבות והאופי הא-סימטרי של עומסי העבודה, מגבירים את הסיכון לירידות מתח מקומיות. נפילות מתח מקומיות אלו הן תוצאה של עלייה פתאומית בפעילות המיתוג ועלולות לגרום לתקלות חולפות ולכשלים פוטנציאליים במצב משימה.

כאשר מתרחשת צניחה מקומית, ניתן למתן את ההשפעה באמצעות קנה מידה דינמי של תדרים. זה מושג על ידי התאמת התזמון של מעגל באמצעות שעון הניתן לתכנות. שעון הניתן לתכנות מאפשר התאמה דינמית של תדר ותזמון השעון על סמך תנאי הפעולה הנוכחיים של המעגל.

Movellus מקל על טיפול בצניחה מקומית

Movellus, ספקית מובילה של מערכות דיגיטליות-IP, פיתחה את משפחת המוצרים Aeonic Generate כדי לטפל בצניחה מקומית. הפורטפוליו של Movellus Aeonic מציע פתרונות שעון אדפטיביים המספקים תגובה מהירה לצניחה. הפורטפוליו כולל את מערכת השעון האדפטיבית. אבני הבניין בנויות עם Verilog שניתן לסנתז, מה שהופך אותן לגמישות מהותית. הפתרונות ניתנים להגדרה, ניתנים לסריקה וניידים בתהליך עבור מגוון רחב של יישומי SoC מתקדמים.

גם משפחת המוצרים Aeonic Generate קטנה משמעותית מפתרונות אנלוגיים מסורתיים. כתוצאה מכך, מעצבים יכולים ליצור את ה-IP בפירוט הנדרש ללא כל השפעה משמעותית על האזור. בנוסף, ככל שעיצובים עוברים לגיאומטריות תהליכיות עדינות יותר, אזור ה-Aeonic Generate ממשיך להתרחב, מה שהופך אותו לפתרון אידיאלי עבור עיצובים עתידיים.

כמה מקרי שימוש

האיור הבא מ-Movellus מציג ארכיטקטורה לדוגמה של מעבד ADAS עם פלטפורמת Aeonic Generate AWM לתמיכה מקומית בצניחה. ארכיטקט יצמיד מודול AWM עם תת-בלוק או מאיץ ספציפי ליישום כדי להגיב לצניחות מקומיות מונעות על ידי עומס עבודה בתוך חמישה מחזורי שעון עם הזזות תדר ללא תקלות ומהירות. גישה זו מספקת פתרון אמין ויעיל להתמודדות עם האתגרים של צניחה מקומית בשווקי רשת ADAS, 5G ומרכזי נתונים.

האיור הבא מ-Movellus מציג ארכיטקטורה לדוגמה של ים של מעבד SoC עם Aeonic Generate לתמיכה מקומית בצניחה. ארכיטקט יצמיד מודול Aeonic Generate AWM עם גלאי צניחה עבור אשכול המעבד ותחום המתח המשויך כדי להגיב במהירות לצניחות מקומיות מונעות על ידי עומס עבודה. זה מאפשר למעצבים לספק תגובת ירידה מקומית ועצמאית מבלי לשנות את הביצועים של אשכולות מעבדים שכנים.

<br> סיכום

נפילות מתח מקומיות יכולות להתרחש ב-SoC הטרוגניים המכילים מאיצים ספציפיים ליישום. נפילות אלו עלולות להוביל לתקלות תזמון, תקלות חולפות וכשלים במצב משימה ב-ADAS, רשתות מרכזי נתונים ויישומי 5G. ארכיטקטי מערכות יכולים ליישם שעון אדפטיבי כדי להגיב לצניחות הללו ולמתן את ההשפעה.

משפחת Movellus™ Aeonic Generate Adaptive Workload Module (AWM) של מוצרי IP ליצירת שעונים בעלי ביצועים גבוהים הם חלק מארכיטקטורת Aeonic Intelligent Clock Network™. למידע נוסף, עיין ב-Movellus' עמוד Aeonic Generate™ AWM.