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      IC公司悄悄開展異步設計實踐

      更新時間: 2006-02-05 15:01:05來源: 粵嵌教育瀏覽量:2152

        異步邏輯設計正在成為芯片設計界中偏向于保密的技術之一。對大多數工程師來說,異步設計是很好的論文題目來源,但對實際的設計實踐卻沒有多大意義。持傳統觀念的學者認為,一方面,尚無法證明異步設計的正確性因而該技術本質上缺乏可靠性,另一方面,同傳統的同步設計方法相比,該技術從未表現出令人信服的優勢,而且缺乏相應的支持工具。

        事實上,現在有越來越多的先進設計小組正在悄悄地采用異步技術。之所以悄悄地,是因為他們大多數人把該方法看成是一個獨特的優勢而不太愿意與他人分享。所以,雖然行業中的大多數人以及所有EDA公司都把目光投向其它方法,但異步邏輯設計正在在少數秘密使用者中迅速變成一種成熟的技術。

        早公開使用異步邏輯的公司之一是Fulcrum微系統公司。這家位于加州Calabasas Hills的公司開始試圖依靠一個工具鏈來吸引業內人士的興趣。它宣稱,這個工具鏈可以使受傳統訓練的設計者設計出無時鐘的邏輯電路,但大多數設計者對此不感興趣。

        在這種情況下,該公司使用自己的工具開發出一種全異步的交叉開關技術,并把該技術應用在PivotPoint SPI-4交換芯片中。現在,約有15家制造商使用這種芯片作為網絡處理板上的總線交換器。

        在這個成就的基礎上,Fulcrum正在把本質上相同的交叉開關內核使用到另一種應用中。這次是一系列10Gb以太網交換器件,多可支持24個端口,產品代號為FocalPoint。

        這個開關結構本身消耗的功率非常低,而且所消耗的功率總是與實際處理的數據速率成正比。所以,它可以不必使用EDA工具不支持的精密降耗技術(如動態電壓調節)。由于這些異步路徑的速度非常快,這種以傳統的130納米低漏電工藝制造的IC芯片可以提供全10Gb速度和200納秒的總延遲時間。

        另外,Fulcrum公司在如何選擇性地采用異步設計方面也積累了一些經驗。“在FocalPoint中,寄存器和Rambus以太網端口采用傳統的同步設計,”該公司總裁兼CEO Robert Nunn說。但在該芯片中,大部分組件(如交叉開關及其SRAM等決定性能和功耗的組件)采用異步設計。

        另一家長期提倡異步設計的公司是Handshake Solutions。該公司是飛利浦技術孵化集團(Philips Technology Incubator)的一家下屬公司。Handshake公司也已經開發出其自己的異步流技術并主要把它用于智能卡市場。在該市場,超低功率要求和寬帶電磁輻射模式使之成為一個理想的選擇。

        Handshake公司近宣布已有一家外部公司(馬來西亞微電子方案公司)購買了其8位微控制器內核的許可,并將之用于自己的芯片設計。這似乎同取得其它設計成就沒有什么區別,但一家傳統的獨立無晶圓廠芯片公司購買全異步MCU內核的使用權表明業界對Handshake設計的優勢和可靠性的一種認可。

        第三個異步設計案例并未公開。Octasic半導體公司是回聲消除、語音優化和分組語音(VoP)數據包管理方面的一家主要競爭者。該公司向EE Times透露,為達到超高吞吐量、對工藝變化不敏感、低功耗和超高硅效率等指標,其專有架構使用了無時鐘管線。據Octasic公司CTO Doug Morrissey宣稱,該公司已經開發出自己的異步設計工具,這些工具使得這些技術的使用變得很輕松。

        顯然,異步設計思想正悄悄地散播開來。熟知該技術的人士認識到,無時鐘邏輯設計可能是解決未來CMOS工藝所面臨的諸多問題(高靜態和動態功耗、工藝引起的時序變化、低信號完整性和受限制的性能等)的方式。

        但是異步設計仍缺乏商用EDA工具,這種狀況太糟糕了。

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