VC LP解決方案：左手極致低功耗，右手高效驗(yàn)證左移

隨著半導(dǎo)體行業(yè)朝著更先進(jìn)的制程節(jié)點(diǎn)方向發(fā)展，靜態(tài)功耗已成為主要的設(shè)計(jì)限制因素。為此，亟需開(kāi)發(fā)各種電源管理技術(shù)。例如，讓開(kāi)發(fā)者可以創(chuàng)建多個(gè)電壓域，或者使用隔離單元將關(guān)斷的電源域與上電的電源域隔離。開(kāi)發(fā)者可以在將信號(hào)電壓從一個(gè)域傳播到另一個(gè)域時(shí)，應(yīng)用電平轉(zhuǎn)換器來(lái)放大或縮小信號(hào)電壓，或者可以使用保留單元來(lái)更快地將寄存器恢復(fù)到關(guān)斷前的狀態(tài)。就像在指定功能設(shè)計(jì)意圖時(shí)需要用到硬件描述語(yǔ)言（HDL）一樣，這些電源管理技術(shù)也需要一種通用語(yǔ)言來(lái)指定功耗設(shè)計(jì)意圖，那就是統(tǒng)一電源格式（UPF）。

考慮到當(dāng)今的SoC非常復(fù)雜且通常針對(duì)特定的應(yīng)用，為了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)所需的功能并滿足時(shí)序和功耗要求，需要付出巨大的努力。但是，僅僅做到這些還是不夠。終端用戶總是渴望在最短的時(shí)間內(nèi)獲得最新的功能，這給IP開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)帶來(lái)了壓力。為了滿足產(chǎn)品上市時(shí)間目標(biāo)，芯片設(shè)計(jì)公司通常采用并行開(kāi)發(fā)方法，由不同的團(tuán)隊(duì)分別編寫寄存器傳輸級(jí)（RTL）、新思科技設(shè)計(jì)約束（SDC）文件、UPF文件等。

盡管設(shè)計(jì)和UPF的開(kāi)發(fā)是齊頭并進(jìn)的，但它們的時(shí)間表可能會(huì)有所不同，而這可能會(huì)帶來(lái)一些挑戰(zhàn)。本文將介紹如何使用新思科技獨(dú)立于設(shè)計(jì)的VC LP UPF檢查器（VC UPF）來(lái)應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。本文還將討論VC UPF如何幫助開(kāi)發(fā)者在RTL準(zhǔn)備好之前清理UPF文件中獨(dú)立于設(shè)計(jì)的各種問(wèn)題。

優(yōu)化SoC設(shè)計(jì)的功耗

設(shè)計(jì)SoC時(shí)，UPF的第一個(gè)版本可能在RTL最終確定之前就已經(jīng)準(zhǔn)備好了。但只有在設(shè)計(jì)就緒后，才能驗(yàn)證UPF的準(zhǔn)確性和完整性。因此，通常會(huì)有一個(gè)“等待期”，負(fù)責(zé)編寫UPF的開(kāi)發(fā)者需要等待第一版RTL敲定，才能繼續(xù)后面的工作。在設(shè)計(jì)就緒后，開(kāi)發(fā)者會(huì)運(yùn)行一個(gè)靜態(tài)檢查器工具來(lái)驗(yàn)證UPF與設(shè)計(jì)的一致性，往往在這時(shí)，開(kāi)發(fā)者會(huì)發(fā)現(xiàn)UPF中存在的一些基本問(wèn)題，其實(shí)這類問(wèn)題本可以在不讀取設(shè)計(jì)的情況下就能找出。之前的等待實(shí)際上已經(jīng)浪費(fèi)了一些時(shí)間。而反復(fù)多次的UPF修復(fù)和檢查會(huì)導(dǎo)致周轉(zhuǎn)時(shí)間變得很長(zhǎng)。

這就是VC UPF的用武之地。

顧名思義，VC UPF讓負(fù)責(zé)功耗設(shè)計(jì)意圖的開(kāi)發(fā)者能夠在RTL就緒之前開(kāi)始清理UPF文件中獨(dú)立于設(shè)計(jì)的問(wèn)題。該解決方案包括：

我們來(lái)看幾個(gè)例子，了解一下該解決方案能提供哪些幫助。

一種情況是UPF電源網(wǎng)絡(luò)未定義任何電源狀態(tài)。只有在閱讀設(shè)計(jì)、加載UPF并完成UPF檢查之后，用戶才會(huì)意識(shí)到：由于缺少狀態(tài)，有一些路徑無(wú)法進(jìn)行分析。有了VC UPF，開(kāi)發(fā)者將會(huì)在幾分鐘內(nèi)獲得這些信息。

在另一種情況下，用于隔離策略的隔離電源網(wǎng)絡(luò)在所需的域中可能不可用。

再來(lái)看另一個(gè)例子，比如從PD3到PD2的路徑。由于OFF–>ON交越得到了隔離單元的正確保護(hù)，因此不存在電氣問(wèn)題。于是，傳統(tǒng)的電氣檢查不會(huì)標(biāo)記任何違例。但在同一情況下，還存在一個(gè)功能問(wèn)題，即來(lái)自PD1的信號(hào)會(huì)被PD3（電源處于OFF狀態(tài)）中的組合邏輯電路阻擋。

VC LP中全新的預(yù)檢查功能可以正確地標(biāo)記該問(wèn)題，并提醒開(kāi)發(fā)者：盡管該路徑被正確隔離，但來(lái)自PD1的信號(hào)會(huì)被OFF域中的組合邏輯電路阻擋，只有鉗位值會(huì)到達(dá)PD2。

鑒于這一違例，開(kāi)發(fā)者應(yīng)驗(yàn)證該路徑是否要在指示的電源狀態(tài)期間攜帶功能信息。如果它在給定的電源狀態(tài)下不攜帶功能信息，則無(wú)需進(jìn)一步的操作。但如果該路徑需要攜帶功能信息，則需要為所示的緩沖器/反相器/組合邏輯電路通電，并且需要修復(fù)組合邏輯電路的電源連接。通過(guò)仿真來(lái)識(shí)別這些問(wèn)題非常耗時(shí)，而借助VC LP，開(kāi)發(fā)者現(xiàn)在可以在設(shè)計(jì)周期的早期階段發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題，從而節(jié)省仿真時(shí)間。

盡管VC UPF的主要用途是早期清理UPF，但它也可以用于SoC的UPF管理。復(fù)雜的SoC具有來(lái)自不同供應(yīng)商/設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的IP模塊UPF文件，這通常會(huì)導(dǎo)致UPF修改推遲、時(shí)間表延誤，甚至要重新驗(yàn)證。為了避免這些情況，CAD團(tuán)隊(duì)可能會(huì)強(qiáng)制執(zhí)行一些GuideWare規(guī)則，以符合IP供應(yīng)商的UPF交付要求，從而確保SoC集成順利完成。VC UPF可以使用disallow_*命令或allow_*命令來(lái)協(xié)助執(zhí)行此類GuideWare UPF架構(gòu)檢查。

類似地，在SoC集成期間，開(kāi)發(fā)者可能不希望某個(gè)特定的IP級(jí)UPF TCL變量被頂層覆蓋。帶有設(shè)計(jì)檢查工具的標(biāo)準(zhǔn)UPF不會(huì)將這種情況識(shí)別為問(wèn)題。但是，利用VC UPF，開(kāi)發(fā)者可以指定此類受保護(hù)變量的列表，并快速發(fā)現(xiàn)其中是否有任何變量已被頂層UPF所覆蓋。此外，開(kāi)發(fā)者還可以驗(yàn)證IP的UPF版本與SoC UPF的兼容性。根據(jù)用戶指南中關(guān)于允許和禁止的UPF版本組合，VC UPF可以執(zhí)行IP與SoC的一致性檢查。請(qǐng)注意，除此以外，VC LP不考慮UPF版本，使用“upf_version”不會(huì)產(chǎn)生任何影響。

經(jīng)認(rèn)證的功耗感知靜態(tài)檢查簽核

新思科技的VC LP解決方案為UPF提供了準(zhǔn)確且經(jīng)過(guò)認(rèn)證的支持，它與以下工具緊密集成，可用于靜態(tài)低功耗檢查和調(diào)試：

總結(jié)

毋庸置疑，要設(shè)計(jì)出滿足所需功能、時(shí)序和功耗要求的低功耗SoC，需要付出大量精力，而且還面臨著產(chǎn)品上市時(shí)間緊迫的壓力。通常，芯片設(shè)計(jì)公司選擇并行開(kāi)發(fā)方法，由不同的團(tuán)隊(duì)分別編寫RTL、設(shè)計(jì)約束文件、UPF文件等。但是，盡管設(shè)計(jì)和UPF的開(kāi)發(fā)可以齊頭并進(jìn)，但它們的時(shí)間表會(huì)有所不同。

VC LP解決方案讓負(fù)責(zé)功耗設(shè)計(jì)意圖的開(kāi)發(fā)者能夠在RTL就緒之前開(kāi)始清理UPF文件中獨(dú)立于設(shè)計(jì)的問(wèn)題。該解決方案也可用于SoC的UPF管理，因?yàn)閺?fù)雜的SoC通常具有來(lái)自不同供應(yīng)商的IP UPF文件，而這可能會(huì)導(dǎo)致UPF修改推遲、時(shí)間表延誤，甚至要重新驗(yàn)證。通過(guò)在早期階段清理UPF，開(kāi)發(fā)者可以在低功耗SoC設(shè)計(jì)周期中節(jié)省時(shí)間和精力。