現(xiàn)代半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)由于不同工作條件和物理效應(yīng)催生了大量時(shí)序場(chǎng)景，其復(fù)雜性與日俱增。這種復(fù)雜性在移動(dòng)通訊芯片和汽車芯片中尤為突出，因?yàn)檫@類芯片需要在多樣化的性能與可靠性要求下進(jìn)行優(yōu)化。目前，開(kāi)發(fā)者為了管理計(jì)算負(fù)載，通常會(huì)將注意力集中在有限的場(chǎng)景子集上，但這種做法不僅可能導(dǎo)致性能無(wú)法達(dá)到最優(yōu)，還有可能造成后期修復(fù)成本居高不下。盡管實(shí)現(xiàn)工具和工程變更命令（ECO）流程的進(jìn)步提升了設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展性和收斂性，但在優(yōu)化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)完整的時(shí)序可見(jiàn)性仍面臨挑戰(zhàn)。自適應(yīng)場(chǎng)景壓縮技術(shù)提供了一種解決方案，它能將多個(gè)場(chǎng)景壓縮為易于管理的集合，同時(shí)保留關(guān)鍵時(shí)序信息，實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化，減少ECO迭代。三星和英特爾等早期采用者已證明，該技術(shù)能顯著減少時(shí)序違例問(wèn)題，將ECO迭代次數(shù)降低50%，進(jìn)而提升設(shè)計(jì)質(zhì)量與可預(yù)測(cè)性。

應(yīng)對(duì)現(xiàn)代半導(dǎo)體設(shè)計(jì)中的多樣化時(shí)序場(chǎng)景

現(xiàn)代半導(dǎo)體芯片的時(shí)序場(chǎng)景復(fù)雜多樣，數(shù)量往往超過(guò)數(shù)百種。這些場(chǎng)景一方面源于不同的工作模式，另一方面還受到工藝偏差、溫度波動(dòng)、電壓變化等因素的影響。此外，隨著老化效應(yīng)、電遷移以及其他可能隨時(shí)間推移影響芯片性能的多物理場(chǎng)現(xiàn)象被納入考量，時(shí)序場(chǎng)景的復(fù)雜性會(huì)進(jìn)一步加劇。

移動(dòng)通訊芯片與汽車芯片設(shè)計(jì)的時(shí)序場(chǎng)景多樣性最為突出。移動(dòng)通訊芯片需要適配多種工作模式，包括用于延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)長(zhǎng)的低功耗模式、保障響應(yīng)速度的常規(guī)模式，以及滿足游戲需求的高性能模式。而汽車芯片則以可靠性和安全性為首要目標(biāo)，不僅要在高溫、嚴(yán)寒等極端環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，還需確保10至20年的超長(zhǎng)使用壽命。

權(quán)衡優(yōu)化和資源管理

開(kāi)發(fā)者需要針對(duì)廣泛的場(chǎng)景對(duì)半導(dǎo)體芯片進(jìn)行優(yōu)化，這一過(guò)程頗為復(fù)雜：每新增一個(gè)場(chǎng)景，都會(huì)為設(shè)計(jì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)維度。開(kāi)發(fā)者需要同時(shí)考量性能指標(biāo)、功耗與設(shè)計(jì)面積，而這會(huì)延長(zhǎng)結(jié)果產(chǎn)出時(shí)間，并增加計(jì)算資源需求。因此，開(kāi)發(fā)者必須在全面優(yōu)化與實(shí)際資源管理之間找到平衡，既要達(dá)到性能預(yù)期，又要嚴(yán)苛遵循項(xiàng)目時(shí)間規(guī)劃和預(yù)算要求。

為精簡(jiǎn)優(yōu)化流程，開(kāi)發(fā)者會(huì)依據(jù)過(guò)往經(jīng)驗(yàn)和初步試驗(yàn)，篩選出數(shù)量有限的關(guān)鍵場(chǎng)景（通常約12個(gè)）作為核心場(chǎng)景。這種重點(diǎn)聚焦策略能讓優(yōu)化過(guò)程更高效，所需計(jì)算資源也更易管控。其余場(chǎng)景則僅在設(shè)計(jì)分析與簽核階段進(jìn)行處理。這種雙層方案有助于在設(shè)計(jì)全面性與優(yōu)化效率之間實(shí)現(xiàn)平衡。

關(guān)鍵場(chǎng)景優(yōu)化策略所面臨的挑戰(zhàn)

僅針對(duì)部分場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化，會(huì)導(dǎo)致優(yōu)化算法出現(xiàn)偏差，算法會(huì)優(yōu)先保障選定場(chǎng)景的性能，而犧牲其他場(chǎng)景，進(jìn)而導(dǎo)致芯片性能與能效無(wú)法達(dá)到最優(yōu)水平。在對(duì)未納入優(yōu)化的場(chǎng)景進(jìn)行評(píng)估時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)時(shí)序違例等不合規(guī)問(wèn)題，這將導(dǎo)致大量工程變更命令（ECO）迭代，不僅非常耗時(shí)，還會(huì)占用大量資源。在現(xiàn)代芯片設(shè)計(jì)中，尤其是移動(dòng)通訊與汽車領(lǐng)域的設(shè)計(jì)，未納入優(yōu)化的場(chǎng)景數(shù)量較多，可能會(huì)導(dǎo)致簽核階段暴露出大量問(wèn)題。通常，超過(guò)三分之一的設(shè)計(jì)周期會(huì)耗費(fèi)在ECO迭代上，進(jìn)而延長(zhǎng)項(xiàng)目進(jìn)度并增加研發(fā)成本。

以新思科技Fusion Compiler為代表的現(xiàn)代解決方案，已經(jīng)提升了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中場(chǎng)景的可擴(kuò)展性，能夠高效地對(duì)20至30個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行優(yōu)化。相較于以往僅能處理個(gè)位數(shù)場(chǎng)景的能力，這一進(jìn)步實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。此外，ECO解決方案也在持續(xù)進(jìn)步，例如新思科技PrimeClosure，不僅增強(qiáng)了物理感知能力，還集成了內(nèi)置物理引擎，可減少設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具與簽核工具之間反復(fù)交互的情況。

盡管取得了這些進(jìn)展，在優(yōu)化過(guò)程中全面拓展時(shí)序場(chǎng)景的可見(jiàn)性，仍是亟待解決的難題。目前已有多種方法被提出用于分析場(chǎng)景關(guān)鍵性，但受限于時(shí)序差異性大、不同優(yōu)化類型對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵性水平差異顯著等問(wèn)題，這些方法的實(shí)際效果有限。例如，某一場(chǎng)景在建立時(shí)間優(yōu)化中可能無(wú)關(guān)緊要，但在設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）優(yōu)化中卻可能起到關(guān)鍵作用。這種差異性不僅增加了決策難度，更凸顯出需要一套可靠的方法，確保整個(gè)設(shè)計(jì)生命周期內(nèi)所有相關(guān)場(chǎng)景均被納入考量。

解鎖自適應(yīng)場(chǎng)景壓縮技術(shù)提升設(shè)計(jì)效率與覆蓋度

自適應(yīng)場(chǎng)景壓縮技術(shù)可有效滿足場(chǎng)景覆蓋度提升的需求，同時(shí)將對(duì)系統(tǒng)能力的影響降至最低。這種創(chuàng)新方法會(huì)智能壓縮由新思科技黃金簽核解決方案（PrimeTime和StarRC）通過(guò)自動(dòng)化執(zhí)行生成的場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)（DB），既能確保設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)與優(yōu)化流程采用獨(dú)特的黃金簽核配置與精度高效覆蓋各類場(chǎng)景，又能避免給系統(tǒng)資源帶來(lái)額外負(fù)擔(dān)。

傳統(tǒng)場(chǎng)景選擇方法存在一個(gè)顯著缺陷：被篩選掉的非關(guān)鍵場(chǎng)景會(huì)徹底失去可見(jiàn)性。而自適應(yīng)場(chǎng)景壓縮技術(shù)從海量時(shí)序場(chǎng)景中精準(zhǔn)保留關(guān)鍵時(shí)序特征，并將其壓縮為精簡(jiǎn)的場(chǎng)景視圖集合，從而構(gòu)建出專屬模型，成功解決了這一問(wèn)題。關(guān)鍵信息的保留有助于在設(shè)計(jì)優(yōu)化過(guò)程中做出更合理的決策。

此外，該技術(shù)還能識(shí)別到不同優(yōu)化目標(biāo)下，場(chǎng)景的關(guān)鍵性和作用存在差異。因此，其自適應(yīng)機(jī)制會(huì)針對(duì)性地調(diào)整壓縮策略和建模方式，以適配每種特定的優(yōu)化類型。這種靈活性不僅實(shí)現(xiàn)了場(chǎng)景的全面覆蓋，還支持多目標(biāo)并行物理優(yōu)化，確保設(shè)計(jì)過(guò)程中所有相關(guān)場(chǎng)景均無(wú)遺漏。

將全面的簽核場(chǎng)景視圖整合到設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程中，不僅能改善功耗、性能和面積（PPA）指標(biāo)，還能縮短結(jié)果產(chǎn)出時(shí)間（TTR）。通過(guò)在所有設(shè)計(jì)場(chǎng)景中應(yīng)用完整的物理優(yōu)化技術(shù)，該方法可提升整體設(shè)計(jì)質(zhì)量，并減少下游簽核階段工程變更命令（ECO）所需的工作量。該方法旨在將設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后的總負(fù)時(shí)序裕量（TNS）降低95%以上，這將大幅減少ECO迭代次數(shù)，進(jìn)而精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)周期，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。

實(shí)際應(yīng)用成功案例：客戶驗(yàn)證實(shí)例

三星作為全球領(lǐng)先的移動(dòng)通訊SoC供應(yīng)商，同時(shí)也是該技術(shù)的早期開(kāi)發(fā)合作伙伴。其團(tuán)隊(duì)在八個(gè)不同的設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，通過(guò)部署自適應(yīng)場(chǎng)景壓縮技術(shù)，助力Fusion Compiler實(shí)現(xiàn)模塊級(jí)收斂，成效令人矚目：經(jīng)所有簽核場(chǎng)景評(píng)估，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)后的建立時(shí)間違例平均減少77.28%，保持時(shí)間違例減少91.5%，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間違例減少89.65%。

這些指標(biāo)的大幅改善得益于該技術(shù)將50多個(gè)場(chǎng)景有效壓縮并納入設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程，同時(shí)還能將運(yùn)行時(shí)間開(kāi)銷控制在最低水平。相較于傳統(tǒng)方法，這一技術(shù)進(jìn)步使工程變更命令（ECO）周期平均縮短53.4%，效果十分突出。

這些成果充分證明了自適應(yīng)場(chǎng)景壓縮技術(shù)在提升設(shè)計(jì)性能與效率方面的顯著價(jià)值。

英特爾作為全球領(lǐng)先的高性能計(jì)算（HPC）SoC解決方案供應(yīng)商，同時(shí)也是該技術(shù)的早期開(kāi)發(fā)合作伙伴。自適應(yīng)場(chǎng)景壓縮技術(shù)在Fusion Compiler中拓展了時(shí)序場(chǎng)景視圖，并確保設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)階段與簽核階段的靜態(tài)時(shí)序分析（STA）設(shè)置及約束保持一致。在三個(gè)不同的高利用率測(cè)試案例中（其中一個(gè)案例利用率達(dá)80%，此前需經(jīng)過(guò)多次工程變更命令（ECO）迭代才能實(shí)現(xiàn)收斂），F(xiàn)usion Compiler提供了精準(zhǔn)且全面的時(shí)序視圖，可助力加速實(shí)現(xiàn)時(shí)序收斂，最終僅需一次ECO迭代即可完成。

另有一家領(lǐng)先的汽車SoC供應(yīng)商及該技術(shù)的早期開(kāi)發(fā)合作伙伴，在一款采用3nm工藝、包含超800萬(wàn)個(gè)例化單元的先進(jìn)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）設(shè)計(jì)中，成功完成了對(duì)該技術(shù)的評(píng)估。自適應(yīng)場(chǎng)景壓縮技術(shù)實(shí)現(xiàn)了保持時(shí)間總負(fù)時(shí)序裕量（TNS）95%的大幅降低——這一指標(biāo)至關(guān)重要，其數(shù)值過(guò)高往往會(huì)導(dǎo)致工程變更命令（ECO）迭代次數(shù)增加。這一改善使ECO迭代次數(shù)減少50%，顯著提升了實(shí)現(xiàn)簽核收斂的可預(yù)測(cè)性。