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第202章 “天枢一号”的呼之欲出

在启明芯的其他战线捷报频传之时,决定公司未来命运的核心战场——「天枢一号」SoC芯片的研发,也终于进入了最为惊心动魄、也最令人期待的最后阶段:流片前的最终签核!

深圳研发中心,SoC设计与验证部门。

这里已经连续数周处于一种近乎“战时状态”的极限运转之中。空气中弥漫着浓烈的咖啡因和肾上腺素的味道。巨大的电子倒计时牌悬挂在最显眼的位置,上面的数字无情地跳动着,提醒着每一个人,距离将设计数据最终提交给台积电那条全球最先进之一的 65nm 工艺生产线的截止日期,只剩下最后几天!

「天枢一号」,这颗被林轩和整个启明芯寄予厚望的、旨在为「北辰」OS提供完美硬件支撑、并一举奠定智能手机时代技术领先地位的旗舰级SoC,其设计的复杂度和挑战性,都远远超过了公司之前的任何一款产品。

数十亿级别的晶体管集成度! 高性能、低功耗的多核「苍穹」CPU架构! 经过大幅升级、具备强大2D/3D加速和早期GPGPU能力的「灵猴」GPU核心! 支持HSPA(3.5G)网络的、极其复杂的基带处理单元! 还有高速内存接口、丰富的多媒体引擎、硬件安全模块、以及精密的电源管理网络……

所有这一切,都要被集成在指甲盖大小的硅片上,并且要使用当时还非常“娇贵”、对设计规则要求极其严苛的 65nm 工艺来实现!

其难度,不亚于在针尖上建造一座超级都市!

任何一个微小的设计失误,任何一个潜在的制造缺陷,都可能导致数千万美元的流片费用打水漂,更可能将整个「北辰」计划的发布时间推迟数月甚至半年以上!

因此,流片前的最终签核验证,成为了压在所有硬件工程师心头的一块巨石。他们必须像拿着最高倍数的显微镜一样,对设计的每一个角落进行最后的、最彻底的检查,确保万无一失!

战场一:与时序的最后一搏!

负责物理设计和时序收敛的后端团队,在张伟的带领下,正进行着最后的“浴血奋战”。

在 65nm 工艺下,晶体管的开关速度极快,但互连线延迟的占比却急剧上升,而且工艺偏差的影响也变得极其显着。要让芯片上数亿条逻辑路径,都能在目标时钟频率(例如CPU核心目标频率可能高达 500?600MHz)下稳定工作,并且留有足够的时序裕量,难度极大。

“报告张总!GPU渲染管线中的一条关键路径,在最差工艺角下,存在 ?35ps 的负时序裕量!尝试了多种优化手段,效果都不理想!”一位负责GPU后端实现的工程师,盯着「盘古-时序」工具报告的红色违规信息,急得满头大汗。

?35ps!这在高速电路中,几乎是不可逾越的鸿沟!

张伟立刻召集相关工程师进行紧急会诊。他们调取了这条路径的详细信息,发现它跨越了多个逻辑层级,并且经过了一段较长的连线。

“能不能插入几个更高驱动能力的Buffer?”有人提议。 “试过了,效果不明显,反而增加了面积和功耗。” “能不能让「盘古」P&R工具强制优化这条路径的布局,缩短连线长度?” “也试过了,但可能会影响到其他路径的时序,按下葫芦浮起瓢。”

就在大家一筹莫展之际,一直关注着验证进展的林轩,通过视频连线给出了一个建议:“这条路径的逻辑功能是什么?能不能和前端逻辑设计的同事沟通一下,看看是否可以在RTL层面,通过插入流水线寄存器的方式,将这条长路径打断成两段或三段?虽然会增加一到两个时钟周期的延迟,但可以大幅提升吞吐量,即有效运行时钟频率。对于GPU这种并行处理单元来说,延迟的影响通常没有频率那么致命。”

这个建议点醒了众人!他们立刻与负责GPU逻辑设计的前端工程师沟通,发现确实可以通过微调RTL代码,在不影响功能正确性的前提下,插入流水线寄存器来优化这条关键路径!

经过快速的RTL修改、逻辑综合和重新布局布线,最终的时序报告显示,那条原本令人绝望的 ?35ps 违规,被成功消除!所有关键路径的时序都收敛了!

战场二:与功耗的“斤斤计较”!

模拟与电源管理团队,则在进行着最后的功耗签核。

他们利用「盘古-功耗」工具,对芯片在各种典型应用场景(如待机、通话、游戏、高清视频播放)下的峰值功耗、平均功耗、以及静态漏电功耗,进行着最终的精确评估。

“老王!CPU核心在运行某个特定测试程序时,峰值功耗超了预算 8%!”一位工程师报告道。

老王(负责模拟设计)立刻调出详细的功耗分析报告和对应的电路图,仔细排查。最终发现,是由于该测试程序会触发CPU内部某个不常用的浮点运算单元(FPU)长时间处于高活动状态,而该单元的时钟门控逻辑设计得不够精细,导致了不必要的功耗浪费。

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