Järjestelmäpiirien analogiaosien suunnittelu on aina ollut työlästä. Erityisen hankalaa on useiden eri tehoalueiden simulointi. Siemens Digital Software on nyt esitellyt työkalun, joka lupaa mullistaa tehonsyötön analyysin kaikenkokoisissa suunnitteluissa. Työkalu on nimeltään mPower.
Siemensillä – ja aiemmin Mentor Graphicsilla – on ollut jo pidemmän aikaa työkaluja tehonsyötön optimointiin ja teholinjojen toteutukseen RTL-tasolla. Uuden tuotteen kehityksestä vastaavan Joseph Davisin mukaan mPower vie simuloinnin järjestelmätasolle.
- Kyse on mullistava työkalu tehon eheyden varmistamiseen. Vihdoin lopullinen suunnittelu vastaa alkuperäisiin suunnittelukriteereihin. Suunnittelija saa vietyä eri osiin sen virran, jonka ne tarvitsevat.
Motiivi uudenlaisille simulointityökalulle tulee suoraan markkinoilta. Suunnittelualoituksia ajaa nyt sulautettu äly, mikä näkyy monissa tuoteryhmissä: puettavissa, autojen ADAS-järjestelmissä, teollisen älykkään verkon laitteissa, 5G:ssä ja IoT:ssa. Analogialohkojen määrä kasvaa lisäksi aina 10-15 prosenttia, kun siirrytään prosessigeometriasta uuteen.
- Kehityksen myötä piireillä on nyt jopa 30 eri tehoaluetta (power domain). Vuonna 2026 niitä on jo 45, Davis ennustaa.
Viime vuonna nettiin oli liitetty 7,5 miljardia anturia, mutta vuonna 2025 määrä kasvaa 29,6 miljardiin. - Kaikki tämä tuo lisää analogiaosia piireille, mutta analogiaosien skaalautuvuuteen ei ole tähän asti kiinnitetty huomiota. On tehty spice-analyysiä, jolla voidaan tehdä koko piirin simulointi, mutta järjestelmien koon kasvaessa tämä ei enää riitä, Davis tähdentää.
Siemensin vastaus ongelmaan on mPower. Se on markkinoiden ensimmäinen skaalautuva ratkaisu sekä analogia- että digitaalisuunnitteluun. Työkalu tukee suunnitteluja, joilla voi olla tuhansia ytimiä. - Voimme tehdä koko piirin kattavan (full-chip) dynaamisen analyysin osana suunnitteluvuota. Tätä ei ole aiemmin osattu tehdä.
Esimerkkeinä Davis nosti ison FPGA-piirin EM/IR-anayysin. Tähän iso FOGA-matriisi ei sovellu kovin hyvin, kun pitää analysoida satoja miljoonia transistoreja. – MPower taipuu tähän ja säästää samalla suunnittelijan aikaa verifioinnissa.
Toinen kuvaava esimerkki on Esperanton jättimäinen, yli tuhannen 64-bittisen RISC-V_ytimen järjestelmäpiiri. Sen kohdalla koko piirin EM/IR-analyysi ei ollut aiemmin mahdollinen. Nyt mPower mahdollistaa 24 miljardin transistorin piirin simuloinnin kerralla. Toki työ vaatii laskentaresursseja palvelinfarmin muodossa.
Davisin mukaan aikaa säästyy kaikissa osissa suunnittelua. Tarkkaa säästöä on vaikea määritellä, mutta puhutaan joka tapauksessa viikoista. – MPower mahdollistaa iteraatioita ja kokeiluja. Simuloinnin nopeus tuo suunnittelijalle mahdollisuuden kokeilla ja testata, pääseekö piiritoteutuksessa pienempään kulutukseen tai piialaan, Davis päättää.
Lisätietoja mPowerista täällä.
Erittäin hyvällä hyötysuhteella lämpöenergiaa tuottava tai poistava ilmalämpöpumppu yleistyy edelleen kaikkialla maailmassa. Toshiba on kehittänyt suunnittelijoiden avuksi pitkälle integroidun referenssimallin, jonka pohjalta on helppo rakentaa hyvin energiatehokas lämpöpumppu optimoiduin kustannuksin.
