Янедавнообсуждалслюдьмиτ-масштабирование(временноемасштабирование)отHuaweiизаметил,чторазговоробычноостаётсянаповерхностномуровне,недоходядосути—вероятно,потомучтомногиеучастникинеимеютэлектротехническогообразованияинезнакомысклассическимзначениемτвтеориицепей.Самаяперваяпостояннаявремени,которуюизучаютнакурсесхемотехники,—этоτ=RC:сопротивлениепровода,умноженноенаегоёмкость,даётпорядоквеличинывремени,необходимогосигналудляпрохожденияпоэтомупроводу.Чемдлиннеепровод,тембольшесопротивлениеиёмкость,итеммедленнеесигнал.Врамкахэтойпарадигмыпоследниешестьдесятлетгеометрическогомасштабированияпереосмысливаютсякакчастнаяреализациявременногомасштабирования.Транзисторыуменьшали,чтобысократитьзадержкупереключения;схемыразмещалиплотнее,чтобыуменьшитьдлинуметаллическихсоединенийиснизитьзадержкураспространениясигнала.Геометрическоемасштабированиевсегдабылолишьсредством—сжатиезадержкивсегдабылоцелью.ТезисHuaweiзаключаетсявтом,чтокогдагеометрическоемасштабированиезастопорится,нужнонайтидругиеспособыпродолжатьсжиматьзадержку.Какразнесколькоднейназадвышлаv2статьиХэТинбооτ-масштабировании,расширеннаяс16до23страниц.Ясравнилдвеверсии:данныеивыводынеизменились.Добавления—это,посути,ответынанесколькокритическихзамечаний,которыеиндустриявысказалапоповодуv1.Триизнихстоитобсудить.Самоеважноедополнение—этотестовыеданные,подтверждающиеранееголословноезаявлениеоб«улучшенииэнергоэффективностина41%».Вv1эточислонеимелонибазовойлинии,ниусловийтестирования—наиболееочевиднаяцельдляпроверки.V2предоставляетполнуюсравнительнуютаблицу.Базоваялиния—Kirin9030Pro2025года.Обачипаиспользуютодинитотжезрелыйтехпроцесс;ключевоеотличиевтом,чтобазоваялинияиспользуеттрадиционныйпланарныйдизайн,аKirin2026складываеткритическиважныепутимеждудвумявертикальносоединённымипластинами.Складываниеукорачиваетмежсоединенияиуменьшаетихзадержку.Высвобожденныйзапасповременинакритическомпутинапрямуюпреобразуетсявболеевысокуюмаксимальнуютактовуючастоту:3,1ГГцпринапряжении1,1В,чтона13%вышебазовогоуровня.«Улучшениеэнергоэффективностина41%»полученоизотдельнойрабочейточки,специальнонастроеннойдлясравненияприравнойпроизводительности:напряжениесниженодо0,9В,частота—до2,5ГГц,измереннаямощностьпри25°Cсоставила0,59×отбазовой.Прикидочныйрасчётподтверждается:динамическаямощностьпримернопропорциональнаквадратунапряженияпитания,поэтомуснижениенапряженияна18%даётоколотретиуменьшениямощностизасчётквадратичногочлена.Учитываяснижениечастотына9%иустранённуюёмкостьмежсоединенийзасчётскладывания,получаемпримерно0,59×.Такимобразом,точныйсмысл«улучшенияэнергоэффективностина41%»—этоснижениемощностиприравнойпроизводительности.Посути,выигрышвовремени,полученныйотскладывания,обмениваетсянаменьшееэнергопотребление;приростэффективностипроисходитзасчётлогическогоскладывания.Какпримечание,v2такжесообщает,чтоплотностьмощностипоследвухслойногостакированиянасамомделена5,6%нижебазовогоуровня.Второедополнениеотвечаетнавопрос,которыйколлегизададутснаибольшейвероятностью:3D-стакированиесуществуетужемноголет—3DV-CacheотAMDиFoverosотIntelобавмассовомпроизводстве—такчтоженовоговLogicFolding?Чтобыпонятьответстатьи,сначаланужнознать,какобщаютсядваслоякремния.Онииспользуютмежслойныеконтактныеплощадки,которыеработаюткаклифты,соединяющиеверхнийинижнийэтажи.Впредыдущихпромышленных3D-стакированияхшагконтактныхплощадоксоставлялот9мкмдодесятковмикрометров,чтодаётоколодесятитысячсоединенийнаквадратныймиллиметр—достаточно,чтобыподключитьшинукцеломукэш-блоку.Поэтомуустоявшийсяподходзаключалсявперемещениицелыхфункциональныхблоковнаверхнийярус.Например,AMDстакируетцелыйкристаллкэшаповерхпроцессорногокристалла;дваярусапроектируютсянезависимоисоединяютсячерезинтерфейс.Новнутричипаодинквадратныймиллиметрсодержитсотнимиллионовтранзисторов.Есливыхотите,чтобысоседниелогическиевентилинаходилисьнаразныхярусах—одинсверху,другойснизу—такойплотностисоединенийдалеконехватает.Kirin2026уменьшаетшагконтактныхплощадокдо1,5мкм,обеспечивая440000соединенийнаквадратныймиллиметр.Этоприближаетсякплотностиверхнегоуровняметаллизациивнутричипа.Маршрутизациясигналамеждуярусамистоитпримерностолькоже,сколькомаршрутизациямеждуметаллическимислоямивпределаходногокристалла.Наэтомэтапедвакремниевыхслоясливаютсявединоецелоевсхемотехническомсмысле.ИнструментыEDAмогутнауровнеотдельныхлогическихвентилейрешать,какойвентильразместитьнакакомярусе,передаваязадачуалгоритмамглобальнойоптимизации—совершенноинаястепеньсвободыпроектированияпосравнениюспредыдущим.Встатьетакжеобъясняется,почемуонинепошлипоболееагрессивномупутиизготовлениявторогослояприборовнепосредственноповерхпервого.Этотподходобеспечиваетнаилучшуюмежслойнуюсвязь,ноизготовлениевторогослоятребуетвысокихтемператур,которыеповреждаютужеготовыйпервыйслой.Сегодняэтонепригоднодляпроизводства.Третьедополнение—управлениетеплом.Вертикальноестакированиезначительноувеличиваеттепловуюплотностьнаединицуплощади,апутьотводатепланижнегокристаллаблокируетсяверхним.Этопервоевозражение,котороевысказываютпоповоду3D-стакирования,иv1нерассматривалаегоподробно.V2открытопризнаёт,чтоуправлениетепломостаётсяключевойпроблемойдляархитектурыLogicFolding.Контрмера—этотермочувствительноеразделениеипланировка:наэтапепроектированиявысокомощныесхемыисключаютсяизкандидатовнаскладывание,апланировкаизбегаетвертикальногорасположениявысокомощныхблоков,чтобыпредотвратитьналожениегорячихточек.ЯвляетсялиэтастратегиянаборомручныхинженерныхограниченийилиужереализованававтоматизированномпотокевихвнутреннихEDA-инструментах,статьянеуточняет.Оналишьназываетмультифизическийинструментарийединственнойнаиболееважнойинвестициейнаследующеедесятилетие.Всочетаниисизмереннымиданными,показывающимиплотностьмощностина5,6%нижебазовогоуровняприрабочейточкесравнойпроизводительностью,проблематеплаполучила,покрайнеймере,прямойответ.Темнеменее,этотподходпосутиявляетсяуклонением.Принаращиваниидотрёхиличетырёхярусовпространстводляскладываниябудетпостепенносжиматьсятепловымиограничениями—граница,которуюстатьянеисследует.Крометого,v2включаетпоперечноемикрофотографическоеизображениеинтерфейсасоединениямеждудвумяпластинамииявноуказывает,чтоиспользуетсягибридноесоединениепластина-кпластине.Этотпараметрстоитсравнитьсиндустрией:гибридноесоединениепластина-к-пластинесшагом1,5мкмнапроизводственномлогическомчипенеимеетаналогов.SoICотTSMCвнастоящеевремяпроизводитсясшагом6мкм;FoverosDirectотIntel—сшагом9мкм.Впечатляет,мягкоговоря.Послесравнениядвухверсийуменяосталосьдвавопроса.Одинкасаетсяоборудования:ктопоставилинструментыдлясоединения,способныенатакуюспецификацию?Встатьесказанотолько,чтоэторезультатмноголетнейразработкипроцессавмногопоставщиковойэкосистеме.Другойвопрос—обEDA:проектированиедвухпластинкакединогочиканевозможноспомощьюниодногокоммерческидоступногоEDA-инструментасегодня.Статьяпризнаётэто,отмечаялишь,чтометодологическиедеталибудут«опубликованывближайшиемесяцы».Однакотаблицачастотпоказывает,чтоKirinпоколения2027годаначастоте3,39ГГцужепомеченкакимеющийфизическийкремний,чтоозначает,чтоэтотинструментарийбылзапущенвнутриHuaweiдавно—ипрошёлвалидациюкакминимумнадвухпоколенияхпродуктов.Моёличноепредположение—этаEDA-возможностьбылапостроенавнутриHuawei.Еслиукого-тоестьинсайтпоэтомуповоду,ярадобсуждению.