设计自动化大会(dac)上,主持人、gartner dataquest的研究副总裁,以及参加小组讨论的专家就ic热设计问题展开了题为“进入‘热带’面临的挑战”的辩论。

　　与众人观点不同,ti公司高级技术职员的成员兼45nm平台经理robert pitts表示,高温对芯片设计的影响并不是先进ic设计必须立即解决的问题。pitts承认它对45nm和32nm节点的热影响感到担心,但是,它目前“不是我们的头号问题”。目前,“热设计问题排在第二位,”pitts说,“动态ir降”是需要立即解决的主要问题。

　　但是,热梯度从长远来看不是什么问题,“一些研发趋势正在走向错误的方向,”pitts说,“它们在若干技术节点一直沿着错误的方向前进。”在这些趋势当中,包括日益增加的芯片功率密度和功能集成,pitts表示,以及进一步提高功率密度的封装选项,如堆叠裸片和系统级封装模块。

　　apache design solutions公司的主席兼首席执行官andrew yang表示,要提前解决ic设计的热问题,但是,对eda供应商来说,重要的是先解决这个问题。yang表示,eda历史上都是采用三部曲来解决问题,即：分析、规避和解决问题。现在,eda行业要开始着手分析这种方法的问题了,他强调说。

　　yang的企业推出了一种用于系统级芯片设计的一体化电热设计工具,可以解决温度对泄漏、时序、可靠性和电压降的影响。

　　“难道我们创造了一种解决子虚乌有问题的方案吗？”yang表示,“我们必须做好准备,我们必须提前两年在问题出现之前着手考虑如何解决问题,现在正是我们探讨如何解决该问题的时候。”如果从现在起,三年内半导体行业才开始谈论如何解决热问题的话,yang强调说,“这可是一个大问题。”

　　pitts表示,ti在短期内能采取一种方法来利用库模型,以计算热效应,如温度、电压和泄漏。“我们有些时间,而且我们可能采取一些我们能够采取的措施,因而不必采用热分析eda工具,”pitts表示,但是,他承认,“我们现在确实打算从eda供应商那里寻求更多的支持,尽管还没有,但是快了。”

　　最近ee times eda调查显示,随着特征尺寸的缩小,设计工程师预期对泄漏电流的管理将是他们最为关心的问题。

　　利用热变量

　　“我们已经找到了利用整个芯片热变量的方法,”pitts接着说,“我们现在所做的是针对最坏情况来设计整个芯片。”

　　gradient design automation的首席技术官rajit chandra表示赞同地说：“设计工程师有效地假设芯片具有一致的温度,所以,他们针对平均温度做设计,而不是针对温度的峰值做设计。”chandra表示,采用诸如电压岛和电源门控等冒进的降低电源的方法,会导致芯片上的温度特性更差。

　　根据pa semiconductor公司工程副总裁sri santhanum的观点,降低电压是解决热问题的一副“猛药”。santhanum表示,他的公司采用了各种办法了控制芯片的热量,包括采用系统级设计工具和选择架构。

　　esilicon公司的javier de la cruz的大部分职业生涯都是从事封装工作,他注意到,设计工程师常常早在设计之初就选定了封装,选定了封装就可以给他们所设计的芯片留出足够的热预算;但是,他说,他们没有考虑到一个器件永远不可能孤立地存在,他们可能选择了对孤立的ic是适合的封装,但是,当芯片与其它元器件一起设计到系统之中的时候,最终就会影响到热性能。“随着热量的增加,泄漏随之上升,这又使热问题更为严重,”de la cruz表示,“这是一个怪圈。”de la cruz辩论到,关键是尽早与客户商谈选择合适的封装,因为错误的决策可能“非常难以作出改变。”

　　eda供应商在小组讨论中,一致反对pitts关于功率密度与热问题在芯片中心区相互关系的论点。

　　yang表示,在工程师当中存在的误解是,功率密度最高的芯片区域就是热效应最高的区域。事实并非如此,他说,因为存在热耗散、散热和其它因素的影响。

　　但是,ti的pitts谦恭地表示反对yang和chandra的观点,它下一步解决热效应的方向是检查整个设计的功率密度。“它对我们有帮助,”pitts表示,“那不是最后的答案,当我们获得较好解决方案的时候,我们就可以换一个角度来解决问题。”

　　在小组讨论会后,pitts表示,热效应在130nm节点通过完善工艺已经解决了;在90、65和45nm节点,需要在设计中考虑热耗散的问题,他说,包括改变嵌入式软件,例如,由此改善蜂窝电话操作系统待机模式的性能。