鑽石舞台

很明顯，熱量將成為半導體未來的限制因素。已經有很大一部分芯片在任何時候都是黑暗的，因為如果所有東西同時運行，所產生的熱量將超過芯片和封裝消散該能量的能力。如果我們現在開始考慮堆疊模具，在這種情況下，提取熱量的能力保持不變並且熱發生器的數量增加，那麼這似乎是一個相當暗淡的未來。

也許有人會發明更好的晶體管，或者電阻和電容更小的電線。但在這一點上，更明顯的進步已經被探索出來，成本總是會限制一些解決方案。

在過去的 40 或 50 年中，優化一直與性能和面積有關。大約在 20 年前，功耗才開始成為一個考慮因素，當時人們意識到，在相同的基本架構下，性能的每一個百分比的提升都伴隨着更大的功耗提升。Dennard 擴展自動停止在每個新節點上提供相同水平的節能也無濟於事。

即使在今天，當我採訪人們並詢問電源是否是主要的優化考慮因素時，答案通常是，「我們必須首先滿足性能指標，然後我們才能擔心降低功耗。」 在接下來的 10 年裡，我預計這種心態將轉變為「功耗第一」的方法。真正的問題是，在定義的功率預算內，我可以在給定任務上獲得多少性能？你不會通過首先查看性能來得到這個答案。

在過去的幾十年中，已經創建了一些工具，這些工具可以通過對設計進行分析並找出潛在的節省來節省浪費的電力。大多數時候，這些節省可以自動應用，而不必擔心搞砸任何事情。示例是具有鬆弛的路徑或時鐘門控的晶體管尺寸，當可以證明它不會產生邏輯影響時。其他策略的影響稍大一些，例如電源域切換，漏電流可以在不使用時分塊消除。然而，這些確實增加了設計的複雜性，並且它們引入了一些潛在的災難性問題，使一些設計陷入困境。

但所有這些技術都只是試圖恢復浪費的電力。他們都沒有正面解決這個問題。所需要的是影響系統架構的功率優化策略——包括在為它們優化的處理平台上運行的軟件中使用和可能實現的算法，這些算法着眼於在系統中移動的每個數據字節的有用性，還有更多。

但是這個行業有如此多的動力和慣性，以至於改變是非常困難的。我們看到為一致性和連接性定義了越來越複雜和重量級的協議，所有這些協議都試圖儘可能少地破壞當今存在的不良做法。

有令人鼓舞的跡象。特定領域的計算是由 John Hennessy 和 David Patterson 在 2017 年的 Turing 講座，以及 RISC-V ISA 和圍繞它的所有工作的快速行業採用所引發的一個領域。他們這樣做的主要動機可能不是降低功率，但這至少是一個開始。

從 RTL 開始。當被問及以功率優化為主要考慮因素的未來可能性時，人們充滿熱情、興奮和希望在未來以更好的方式做事。

20 年前，當電子系統級 (ESL) 一詞被廣泛用於定義 EDA 新時代的技術時，人們興奮不已，也許是自行業成立以來我們在新 EDA 工具上看到的最大規模投資。

我也陷入了困境，但我們都錯了。沒有新的魔法抽象可以驅動新一代的設計師和工具。它確實產生了一些好東西，但與最初預期的完全不同。但我們現在能看到新時代的起源嗎？主要關注電力和能源的新抽象、流程和工具？新一代設計將能夠最大限度地提高每瓦性能，而不是通過優化，而是通過設計？

是否有足夠多的人關心這個星球以將其作為優先事項？作為工程師，我們是否在某種程度上對我們創造的產品的能源消耗負責？我確實看到更多人關心這些事情，但我也看到許多完全浪費電源技術的進步，其中唯一的動機是利潤。

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