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比特微杨作兴:全定制设计的几大优势

EEWORLD ·2018-09-08 12:08·电子工程世界
阅读:1986

不久前,媒体报道了比特大陆和 比特微 之间的爱恨情仇。

比特大陆一直靠S7矿机(1385芯片)和S9矿机(1387芯片)支撑市场。然而,提供这两款芯片设计思路的核心技术人员,并非来自比特大陆的开发团队,而是来自于清华大学工程物理系博士 杨作兴 ,而杨作兴的出走,正是比特大陆近年来出现技术瓶颈的重要原因之一。

杨作兴为深圳比特微电子科技有限公司董事长,其生产的神马矿机,被比特大陆以侵犯专利为由告上法院。

两者多次对簿公堂。最终,国家知识产权局专利复审委员给出裁定结果,比特大陆专利无效。

杨作兴此前接受参访时表示:“我觉得我的全定制方法学特别适合做比特币芯片。我就去找詹克团,告诉了他我这个全定制设计方法学怎么用。和詹克团介绍完之后,他希望我留下,加入公司,最后是以兼职的工作方式用全定制设计方法学帮他们设计了S7矿机(1385芯片)和S9矿机(1387芯片)这两款芯片。”

杨作兴解释称,全定制方法学,对设计人员的要求很高,需要一流设计工程师,经过项目磨炼后,才可以慢慢把握。方法学的优化主要体现在四个方面:CELL的优化,PLACEMENT的优化,时钟优化和门级网表优化。从蚂蚁矿机S9到神马矿机M10, 同样的工艺条件下,性能超越了一倍,就是方法学具体实现的某些部分在不停的超越。

近日,在集微网峰会上,杨作兴作为嘉宾,再次详细讲解了全定制设计的优势所在。

杨作兴表示,全定制设计和传统芯片设计流程相比,主要由三点不同,包括采用自己的单元库,利用单元库写门级网表以及手动布线。这么做的优势主要是在局部特殊场景下,可以实现更优的面积、功耗、功能等。“实际上高通、苹果等公司的手机芯片都会用全定制设计方法学,只不过宣传的很少。”杨作兴说道。

杨作兴以三组实验数据证明了全定制的优势。


180nm 900MHz RFID Tag芯片是杨作兴的一次重要尝试,这个并不是完全的全定制设计,而是手动把几千门的逻辑手动写了一遍门级网表,实现了5倍的功耗优化,面积优化达到了2倍。



28nm BTC挖矿芯片上,使用全定制方法后的神马M3矿机,功耗优化接近3倍,成本优化达到了4倍多。



16nm上,神马M10功耗优化同样达到了接近3倍之多,成本优化为2倍。


杨作兴分别以CELL,手动Placement,时钟和手动门级网表四个关键点,分析了全定制设计和APR直接的区别。“对于时钟来说,传统的设计方法是时钟同步误差越小越好,而对于全定制来说,并不存在时钟同步问题,就像我们工作,如果完全错峰出行,效率会更高。”杨作兴说道,“而对于门级网表来说,传统芯片设计是逻辑设计和物理设计分开,这样写代码的人不知道单元库是什么,而版图工程师也不知道逻辑功能是什么,这中间有很大隔阂,而全定制设计在写代码的时候就要知道所写库的面积、功耗、速度等方面,选择更优化的方式。在设计库的时候,也需要考虑跟谁连,线有多长,速度是多少,功耗多少,所以全定制是采取前后端耦合共同设计的方式。”

杨作兴表示,在摩尔定律下,工艺取得了长足进步,但带来的好处却越来越少。“从28纳米到16纳米,面积缩小了40%,速度提高了30%到40%。功耗却没有变。在28纳米之前好处是功耗降一半,面积降一半多,速度提高一倍多,但现在这种好事已经一去不复返了。我们渴望摩尔定律能持续延续,但现在产业遇到了瓶颈。近几十年来,一直是代工厂,带动行业迅猛发展,但他们现在累了,该轮到设计工程师为产业作贡献了。在半导体产业遇到瓶颈的时候,希望我们设计师扛起大旗继续前行,这里面有很大的空间,这个空间能够使摩尔定律再前行五年十年。”杨作兴说道。

杨作兴表示,全定制设计方法学首先会在虚拟货币和AI领域成为主要方法学,随后会逐步扩展到手机、PC、服务器和IOT领域。“全定制设计虽然是手动,但是也进入到模块化的概念,只是跟以前模块概念不一样,以前的模块只有逻辑信息,没有物理信息,现在除了逻辑信息,还有物理信息。”杨作兴强调道。

杨作兴总结道:“虚拟货币领域中国从2013年开始参与,到2015年时,中国力量开始领先,到今天2018年时,全世界虚拟货币只有中国力量。所以如果大家未来努力尝试,继续坚持,全制定方法学可以帮助中国力量成为世界半导体产业中的中坚力量。”

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