Suorittimen suunnittelumenetelmät, tyypit ja erot

Suorittimen suunnittelumenetelmät, tyypit ja erot

Uusia siruja suunniteltaessa eri sirujen valmistajat ja suunnittelijat käyttävät erilaisia ​​sirujen suunnittelumenetelmiä riippuen kunkin hetken tarpeesta ja siten siitä, mitä he etsivät lopullisesta suunnittelusta. Nämä menetelmät tekevät myös muutamasta alan yrityksestä muiden edellä.

Kun puhumme uusien integroitujen piirien suunnittelusta sirulle riippumatta siitä, mitä ne ovat, puhumme jo a: sta prosessori, The GPU, piirisarja, muisti jne. Suunnittelussa käytetään kolmea erilaista tyyliä tai menetelmää. Niitä kutsutaan Full Customiksi, Semi Customiksi ja EDA: ksi. Katsotaanpa, mistä kukin niistä on ja miten ne eroavat toisistaan.

Mikä on tavallinen solukirjasto?

Ejemplos-solukirjasto

Ensinnäkin meidän on ymmärrettävä, mikä on tavallinen solukirjasto. Samoin kuin ohjelmointikielillä on yleensä kirjastoja, joissa on eniten käytettyjä tietorakenteita ja algoritmeja ohjelmia kehitettäessä. valimoilla tai prosessoritehtailla on omat standardikirjastot, joissa kussakin niistä on hyvin määritelty logiikkaportit, joita käytetään tulevan digitaalisen suunnittelun luomiseen.

Jokaisella valmistussolmulla on tavallinen logiikkaporttikirjasto solmusta ja käytettävästä apuohjelmasta riippuen. Esimerkiksi TSMC: llä on 7 nm: n solmu suurta suorituskykyä varten ja toinen matalalle teholle. Jokaisella niistä on tavallinen solukirjasto, joka on välttämätön uusien prosessorien luomisessa. Koska se sisältää kaiken tarvittavan, kuten logiikkaportit, varvastossut, salvat jne.

Joten itse valimot ovat Intel, TSMC, Samsung, GLOBALFOUNDRIES, SMIC ja monet muut maailmassa, jotka kumpikin kehittävät Standard Cell Cell Library -kirjastoa, joka otetaan käyttöön uusien sirujen luomiseksi. Jokaisessa vakiosolukirjastossa voi olla erilaisia ​​muunnelmia jokaisesta logiikkaportista. Jotkut erottuvat suorituskyvystään, toiset pienemmästä alueestaan, meillä on versioita loogisesta ovesta, jolla on pienempi energiankulutus ja myös osaaminen.

Täydelliset mukautetut sirun suunnittelumenetelmät

Metodologia Diseño

Full Custom -menetelmä on kaikkein monimutkaisin, koska sitä käyttävät vain harvat yritykset maailmassa, joiden tutkimus- ja kehityspääoma on valtava. Tämä metodologia vaatii myös vuosien kehitystyötä suunnittelun loppuunsaattamiseksi. Se perustuu valitun solmun Standard Cell Library -kirjaston ja mukautetun suunnittelun yhdistelmään.

Mistä se koostuu? Oletetaan, että meillä on logiikkaporttiyhdistelmä, jota ei ole rakennettu vakiokennokirjastoon ja jonka toteutus on välttämätöntä suunnittelulle. Yritykset, joilla on täysi räätälöity ominaisuus, pystyvät laajentamaan käyttämänsä solmun vakiosolukirjastoa ja luomaan uusia lisäosia omissa suunnitelmissaan.

Placa Rayos X

Tyypillisesti prosessorisuunnitteluyritykset, kun heillä on suunnitteilla hyvin pitkäaikainen prosessori, solmu, jota he käyttävät, ei ole valmis eikä niiden vakiosolukirjasto ole käytettävissä. Joten nämä yritykset suunnittelevat omat logiikkaportinsa edistyneemmälle solmulle. Tämä on jotain, jota jopa Fabless pitää AMD ja NVIDIA tehdä uusien arkkitehtuurien testaamiseksi. Menetelmän mukaan valimot vievät suunnittelukirjastot heille etukäteen ennen uuden solmun tuotannon aloittamista.

Niistä yritykset, joilla on täysi räätälöity kapasiteetti, luovat yksinkertaisia ​​alustavia suunnitelmia ja ehdottavat siten parannuksia tulevaan tuotantosolmuun. Tästä syystä tietyt valimot ja valmistajat pyrkivät saamaan kumppaneita, joilla on enemmän tutkimus- ja kehityskapasiteettia. Tämän menetelmän vastine? Sen korkeat kustannukset, ei pelkästään uusien logiikkaporttien yhdistelmien suunnittelun vuoksi, vaan myös siksi, että ne on suunniteltu prosessoreiden kehittämiseen kolmen ja viiden vuoden kuluttua.

Puoliräätälöidyt sirun suunnittelumenetelmät

Metodologia Diseño

Puoliräätälöityjä malleja ovat ne, jotka käyttävät vain valmistukseen käytettävissä olevan solmun vakiosolukirjastoa. Siksi se on suunnittelumenetelmä, joka on suunniteltu käynnistämään prosessorit hyvin lyhyellä aikavälillä, eikä se vaadi suurta tutkimus- ja kehityspääomaa. Nykyään yli 80% sirujen suunnitteluyrityksistä on puoliksi räätälöityjä. Kaikki mallit alkavat Semi Custom -malleina, silloin kun korkeimman tietämyksen omaavat insinöörit näkevät kyvyn tehdä parempi prosessori omalla tekniikallaan, he siirtyvät Semi Customista Full Customiksi. Mutta kuten olemme aiemmin keskustelleet, vain harvoilla yrityksillä on varaa tähän.

GDDR6 Xbox-sarja X

Utelias tapaus Semi Custom -suunnittelussa on AMD, jolla on oma tavallinen solukirjasto, joka käyttää TSMC: tä päävalmistajana. Yritys, joka suostuu sirun suunnitteluun AMD: n kanssa, voi paitsi käyttää AMD: n itsensä jo kehittämiä tekniikoita, myös pystyä hyödyntämään omaa Standard Cell Library -kirjastoa luomaan rinnakkaisprosessoreita, kuten kiihdyttimiä ja verkkotunnuksia. erityiset prosessorit sen malleihin. Jotain mitä SONY ja Microsoft ovat tehneet seuraavan sukupolven konsoliensa pääprosessoreiden luomiseksi.

Huolimatta sen halvemmasta hinnasta kuin Full Custom -suunnittelu, se edellyttää, että lastujen valmistus tehdään suurissa valimoissa, jotka eivät hyväksy kovin pieniä tilauksia. Joten sirujen suunnitteluun sisältyy riittävästi pääomaa sirujen valmistukseen.

Käyttöönotto FPGA- ja CPLD-tiedostoissa

FPGA: iden käyttö on tullut suosittua viime vuosina, samoin kuin CPLD: t, molemmat ovat ohjelmoitavaa logiikkaa, jonka toimintaa ja eroja kunkin välillä emme aio selittää tässä. Sitä käytetään kahden prosessorin suunnittelumenetelmissä. Ensimmäinen prototyyppien tekemisestä, toinen tapahtuu, koska on aikoja, jolloin yrityksellä ei ole taloudellista kapasiteettia sopia suuresta määrästä siruja, mikä ei ole valimoiden etujen mukaista.

On otettava huomioon, että käyttöönotto kussakin valmistussolmussa on yhä kalliimpaa toteuttaa, joten suuret valimot etsivät taloudellisesti tehokkaimpia asiakkaita. Voit suunnitella maailman parhaan grafiikkasuorittimen, että jos sinulla ei ole NVIDIA: n tai AMD: n pääomaa vuokrata suurta määrää siruja, suunnittelusi ei näe valoa.

Coste Diseño-sirut

Tämän tilanteen takia monet sirunsuunnitteluyritykset eivät valmista niitä, vaan myyvät suunnitelmansa toteutettaviksi FPGA: ssa tai CPLD: ssä, jotka ne toteuttavat suoraan tuotteissaan. FPGA: sta tulee loppujen lopuksi siru, joka olisi pitänyt tuottaa massatuotantona. Vastineeksi ei tarvitse maksaa massatuotannosta, ja toteutus tapahtuu hetkessä.

Erityisesti FPGA-laitteiden ongelmana on, että sirukohtaiset kustannukset ovat selvästi korkeammat ja nämä ovat ratkaisuja, jotka ovat erittäin kalliita, mutta jotka on suunniteltu hyvin erityisille asiakkaille. Niillä on rahaa maksaa mainitusta ratkaisusta, mutta ei aikaa odottaa ratkaisua.