Tecnologia de relógio adaptativo para resposta de queda em tempo real

Republicado por Platão

seguidores: 0

Na terminologia de circuitos integrados, uma queda é a queda de tensão que ocorre em um circuito. Este é um fenômeno bem conhecido e pode acontecer pelos seguintes motivos. A fonte de alimentação fica abaixo da faixa operacional para a qual o chip foi projetado, resultando em queda. Mais corrente é consumida pelos elementos condutores do que para a qual foram projetados, resultando em uma queda. Às vezes, interferência de sinal ou ruído na fonte de alimentação também pode causar flutuações de tensão, resultando em queda.

Quedas podem impactar as operações de um circuito. O desempenho reduzido do chip, levando a tempos de processamento mais longos, é um desses impactos. Mas a seguir estão alguns dos impactos mais graves e/ou catastróficos. O chip poderia consumir mais corrente para manter o nível de desempenho, levando ao aumento do consumo de energia e à dissipação de calor. Isso pode levar à redução da vida útil do chip e, em casos graves, à falha completa do chip devido a variações de configuração e retenção. Quedas também podem causar corrupção de dados ou erros na saída. Este é um problema muito sério para aplicações que dependem da precisão e confiabilidade do chip.

Naturalmente, o fenômeno das quedas é levado em consideração ao projetar chips e sistemas. Os métodos mais comuns para mitigar quedas são o desacoplamento da fonte de alimentação, a regulação de tensão, a otimização do circuito e o gerenciamento de energia no nível do sistema. As condições e o ambiente operacional em que o chip funcionará são cuidadosamente considerados ao projetar soluções de mitigação de queda.

Problemas modernos

À medida que os SoCs se tornam mais complexos, os problemas de queda também podem ficar bastante complexos. O design de um SoC precisa ser otimizado para desempenho, potência, custo, formato, etc., além de otimizar para mitigação de queda. Às vezes, essas metas de otimização podem competir entre si e gerar contra-ataques e compensações precisam ser feitas. Por exemplo, os arquitetos de SoC podem aumentar a tensão operacional, adicionando margem, para contornar a queda local e global, mas esse aumento aumenta quadraticamente a potência. Alternativamente, os projetistas podem adaptar sua geração de clock ao droop, o que torna o desempenho uma função do tempo de comutação da geração de clock.

Consequentemente, grandes SoCs no espaço de computação e IA do datacenter são notavelmente suscetíveis à queda. As cargas de trabalho dos clientes são muito diversas e dinâmicas, levando a flutuações significativas na atividade de comutação e no consumo de corrente. É claro que os sistemas não podem permitir que os problemas de queda fiquem sem solução. A responsabilidade potencial resultante de resultados imprecisos ou falhas catastróficas de um chip é muito alta para os sistemas e aplicações atuais.

Problemas localizados de queda

Aceleradores específicos de aplicativos são amplamente usados em conjunto com processadores de uso geral para fornecer o desempenho e a eficiência de energia necessários nos exigentes ambientes de computação atuais. Mas estes aceleradores, bem como o número crescente de núcleos e a natureza assimétrica das cargas de trabalho, aumentam o risco de quedas de tensão localizadas. Essas quedas de tensão localizadas são resultado de um aumento repentino na atividade de comutação e podem causar falhas transitórias e possíveis falhas no modo de missão.

Quando ocorre queda localizada, o impacto pode ser mitigado por meio do escalonamento dinâmico de frequência. Isto é conseguido ajustando o tempo de um circuito usando um relógio programável. Um relógio programável permite que a frequência e o tempo do relógio sejam ajustados dinamicamente com base nas condições operacionais atuais do circuito.

Movellus facilita o tratamento de quedas localizadas

A Movellus, fornecedora líder de sistemas IP digitais, desenvolveu a família de produtos Aeonic Generate para lidar com quedas localizadas. O portfólio Movellus Aeonic oferece soluções de clock adaptáveis que proporcionam resposta rápida à queda. O portfólio inclui o sistema de relógio adaptativo. Os blocos de construção são construídos com Verilog sintetizável, tornando-os intrinsecamente flexíveis. As soluções são configuráveis, digitalizáveis e portáteis para processos para uma ampla gama de aplicações SoC avançadas.

A família de produtos Aeonic Generate também é significativamente menor do que as soluções analógicas tradicionais. Como resultado, os projetistas podem instanciar o IP com a granularidade necessária, sem qualquer impacto significativo na área. Além disso, à medida que os projetos avançam para geometrias de processo mais refinadas, a área Aeonic Generate continua a crescer, tornando-se uma solução ideal para projetos futuros.

Alguns casos de uso

A figura a seguir da Movellus mostra um exemplo de arquitetura de um processador ADAS com a plataforma Aeonic Generate AWM para suporte a droop localizado. Um arquiteto emparelharia um módulo AWM com um subbloco ou acelerador específico do aplicativo para responder a quedas localizadas impulsionadas pela carga de trabalho dentro de cinco ciclos de clock, com mudanças de frequência rápidas e sem falhas. Essa abordagem fornece uma solução confiável e eficiente para enfrentar os desafios das quedas localizadas nos mercados de ADAS, 5G e redes de data center.

A figura a seguir da Movellus mostra um exemplo de arquitetura de um mar de processadores SoC com Aeonic Generate para suporte de queda localizada. Um arquiteto emparelharia um módulo Aeonic Generate AWM com um detector de queda para o cluster do processador e o domínio de tensão associado para responder rapidamente às quedas localizadas acionadas pela carga de trabalho. Isso permite que os projetistas forneçam resposta de queda localizada e independente sem alterar o desempenho dos clusters de processadores vizinhos.

Resumo

Quedas de tensão localizadas podem ocorrer em SoCs heterogêneos contendo aceleradores específicos de aplicação. Essas quedas podem levar a falhas de temporização, falhas transitórias e falhas no modo de missão em ADAS, redes de data centers e aplicações 5G. Os arquitetos de sistemas podem implementar o relógio adaptativo para responder a essas quedas e mitigar o impacto.

A família Movellus™ Aeonic Generate Adaptive Workload Module (AWM) de produtos IP de geração de relógio de alto desempenho faz parte da arquitetura Aeonic Intelligent Clock Network™. Para mais informações, consulte Movellus' Página Aeonic Generate™ AWM.