一秒记住【爱阅】
aiyue365.org，更新快，无弹窗！
孙总监坐在主位，面前是一台终端，上面显示着天权4号过去一周的功耗数据——待机功耗五点三毫瓦，动态功耗峰值一点八瓦，平均功耗零点四五瓦。这些数据在同类晶片中已经是领先水平，但孙总监的眉头依然紧锁。
天权4号的小批量试产已经启动，首批五百颗晶片良率百分之九十四点二，性能指标全部达标。但在功耗测试环节，团队发现了一个问题——待机功耗虽然只有五点三毫瓦，比天权3号降低了百分之四十，但和理论仿真值四点零毫瓦还有差距。这百分之三十的差距，意味着电池续航时间会缩短大约八个小时。对于手机丶手表等对功耗极其敏感的终端产品来说，八个小时的续航差距，可能就是消费者选择天权4还是竞品的关键因素。
会议开始前，孙总监先让功耗优化团队的负责人汇报了测试数据。那是一个三十出头的工程师，姓顾，之前在旧秩序的一家晶片公司做过低功耗设计，经验丰富。
本书由??????????.??????全网首发
「天权4号小批量试产的五百颗晶片，我们抽取了五十颗做了完整的功耗测试。待机功耗平均五点三毫瓦，最高五点八毫瓦，最低四点九毫瓦。动态功耗平均一点八瓦，最高二点一瓦，最低一点六瓦。整体功耗水平符合设计规格，但离最优目标还有差距。」
「待机功耗偏高的主要原因有三个——第一，漏电流控制不够理想。天权4号用了十四纳米工艺，理论上漏电流应该比二十八纳米降低百分之五十，但实际只降低了百分之三十五。第二，时钟网络的功耗优化不彻底。为了满足时序收敛，时钟树设计偏保守，冗余路径较多。第三，亚阈值电路的成熟度不够。天权4号只在部分模块用了亚阈值设计，大部分模块还是传统设计。」
孙总监问了一个关键问题:「如果把亚阈值设计扩展到全晶片，待机功耗能降到多少？」
顾工程师调出了一份仿真数据。「如果全晶片采用亚阈值设计，待机功耗理论上可以降到一点五毫瓦。但有两个问题——第一，亚阈值电路对工艺波动敏感，良率会下降。我们估算，全晶片亚阈值设计的良率可能只有百分之七十左右。第二，亚阈值电路的工作频率上限较低，动态性能会受影响。CPU主频可能从一点八吉赫兹降到一点二吉赫兹。」
章宸从晶片架构的角度补充了一句:「性能和功耗的权衡，需要看产品定位。天权4号是旗舰晶片，性能不能妥协。如果为了降功耗而牺牲性能，得不偿失。」
会议室的门被推开，赵静走了进来，身后跟着中央研究院的王研究员。赵静昨天已经和孙总监约好，今天带亚阈值电路团队来讨论功耗优化方案。
「孙总，王研究员把亚阈值电路的最新进展带来了。上周他们在实验室里做出了一个测试晶片，待机功耗零点八毫瓦，主频一点五吉赫兹。这个结果比之前的仿真好很多。」赵静坐下，把一台终端连上投影仪。
王研究员站起来，走到投影幕前，调出了测试晶片的数据。
「这是我们在十四纳米工艺上流片的一颗测试晶片，包含了完整的CPU核心丶缓存丶以及总线。设计上采用了我们论文中提出的亚阈值电路设计方法，但在几个关键路径上做了优化——第一，时序关键路径用常规电压设计，非关键路径用亚阈值设计。第二，采用了自适应电压缩放技术，根据工艺角和工作温度动态调整电压。第三，时钟网络做了局部门控，空闲模块的时钟完全关断。」
「测试结果——待机功耗零点八毫瓦，动态功耗一点二瓦，主频一点五吉赫兹。和天权4号当前的方案比，待机功耗降低百分之八十五，动态功耗降低百分之三十三，主频降低百分之十七。功耗和性能的平衡，比预期的好。」
章宸盯着测试数据看了很久。「主频一点五吉赫兹，比天权4号的一点八吉赫兹低了百分之十七。对于手机SoC来说，这个性能差距会不会太大？」
王研究员调出了应用场景的性能分析。「我们对手机常用应用做了仿真——网页浏览丶视频播放丶游戏丶拍照。一点五吉赫兹和一点八吉赫兹的差异，在百分之九十的应用场景中用户感知不到。只有在大型游戏和视频渲染等重负载场景，才会有明显差异。但这类场景占比不到百分之十。百分之九十的时间里，用户享受的是更长的续航。」
孙总监沉思了一会儿，说:「能不能做一个折中方案——CPU大核保持常规设计，保证峰值性能。小核和GPU用亚阈值设计，降低日常功耗。这样既保留了旗舰晶片的性能标签，又把待机功耗降下来了。」
赵静眼睛一亮。「这个思路好。大小核异构，大核性能优先，小核功耗优先。天权4号已经有了大小核架构，只是大核和小核用的是同样的设计。如果把小核改成亚阈值设计，大核保持不变，待机功耗可以降多少？」
顾工程师快速估算了一下。「小核占了晶片面积的大约百分之十五，但待机状态下小核的漏电流贡献了大约百分之三十的待机功耗。如果小核改用亚阈值设计，小核部分的待机功耗可以降低百分之九十，整体待机功耗降低大约百分之二十七。从五点三毫瓦降到三点九毫瓦左右。」
「三点九毫瓦还是离一点五毫瓦有差距。」章宸说。
王研究员说:「如果大核也做部分亚阈值优化——不是全盘改成亚阈值，而是把大核的非关键路径改成亚阈值设计，关键路径保持常规设计。这样可以再降一部分待机功耗，同时不影响峰值性能。我们在测试晶片上做过类似的混合设计，待机功耗可以降到二点五毫瓦，主频一点七吉赫兹。」
孙总监在笔记本上记下了「二点五毫瓦丶一点七吉赫兹」这两个数字。
会议进入第二个议题——功耗优化的技术方案和时间表。
王研究员调出了一张技术路线图。
「天权4号的功耗再优化，我们建议分三步走。」
「第一步，小核亚阈值化。把天权4号的四个小核全部改用亚阈值设计，大核保持不变。这一步改动最小，风险最低。预计需要六周完成设计变更，四周完成验证，十周后可以出工程样片。待机功耗目标三点八毫瓦，峰值性能不变。」
「第二步，大核混合设计。在大核中引入亚阈值设计，但只限于非关键路径。关键路径的时序和电压保持不变。这一步改动较大，需要重新做时序收敛和物理设计。预计需要十二周完成设计变更，八周完成验证，二十周后出工程样片。待机功耗目标二点五毫瓦，峰值性能一点七吉赫兹。」
「第三步，全晶片自适应电压缩放。根据晶片的工艺角丶温度丶以及负载情况，动态调整每个模块的电压。低负载时，全晶片进入亚阈值模式，待机功耗降到一点五毫瓦。高负载时，大核升压到常规电压，保证峰值性能。这一步需要增加电压调节电路和自适应控制算法，改动最大。预计需要二十四周完成设计变更，十二周完成验证，三十六周后出工程样片。」
章宸问了一个问题:「三步走，每一步都要重新流片？流片成本和周期怎么算？」
孙总监调出了流片计划。「天权4号已经量产，我们不可能为了功耗优化频繁改版。我的建议是——把三步合并成两步。第一步和第二步合并，直接做小核亚阈值加大核混合设计的版本，作为天权4号的『低功耗增强版』，代号天权4L。天权4L和天权4号共用同一个物理设计框架，只是标准单元库和电压域不同。流片一次，成本五百万，周期十二周。」
「第三步的全晶片自适应电压缩放，改动太大，不如放到天权5号上实现。天权5号本来就计划用更先进的工艺和架构，把自适应电压缩放作为标准特性。这样不会浪费研发资源。」
赵静点头。「这个思路对。天权4L作为天权4号的衍生版本，满足对功耗有极致要求的客户。天权5号再把自适应电压缩放做成标配。孙总，天权4L的研发资源够吗？」
孙总监想了想，说:「晶片设计团队目前的主力都在天权5号上，能调给天权4L的人力有限。大概需要从中央研究院借调几个亚阈值电路专家，王研究员能帮忙吗？」
王研究员说:「可以。中央研究院的亚阈值电路团队有八个人，可以借调四个给天权4L项目。周期六个月。但有一个条件——天权4L的量产数据和测试结果，要反馈给中央研究院，用于改进亚阈值设计方法。」
孙总监爽快地答应了。「没问题。数据和结果共享，互惠互利。」
会议进入第三个议题——功耗优化的验证标准。
顾工程师调出了一份测试计划。
「天权4L的功耗优化，不能只看实验室数据，还要看实际应用场景。我们设计了一套『场景功耗测试用例』——包括待机丶亮屏待机丶网页浏览丶视频播放丶游戏丶拍照丶导航等十二个典型场景。每个场景测试一小时，记录平均功耗和峰值功耗。」
「通过标准——十二个场景的平均功耗，比天权4号降低百分之二十以上。待机功耗低于三点五毫瓦。峰值性能不低于天权4号的百分之九十五。任何场景下不能出现因功耗优化导致的性能抖动或功能异常。」
章宸补充了一句:「还要加一个测试——极限温度下的功耗和稳定性。在零下二十度和六十度的环境箱里跑同样的测试用例，确保亚阈值电路在极端温度下不失效。亚阈值电路对温度敏感，这是最大的风险点。」
王研究员说:「对。我们在测试晶片上做过温度测试，零下二十度到八十五度范围内，亚阈值电路都能正常工作。但天权4L的规模比测试晶片大得多，需要重新验证。建议在天权4L的工程样片回来后，做一轮完整的环境测试。」
孙总监在笔记本上记下了「环境测试」几个字。
会议进行到傍晚，所有议题都讨论了一遍。孙总监做了总结。
「天权4号的功耗再优化目标——三个月内，完成天权4L的设计和流片。待机功耗从五点三毫瓦降到三点五毫瓦以下，动态功耗降低百分之二十。峰值性能不低于天权4号的百分之九十五。十二个典型场景的平均功耗降低百分之二十以上。」
「分工——晶片设计团队负责小核亚阈值和大核混合设计的实现。中央研究院亚阈值团队提供技术支持和设计方法。验证团队负责测试用例开发和环境测试。赵静总负责整体协调和资源调配。」
「六周后，我要看到天权4L的RTL冻结。十二周后，工程样片回来。十六周后，完成完整的功能和功耗验证。二十周后，天权4L可以进入量产。」
所有人点头。
会议结束后，孙总监和赵静留了下来。两人站在窗前，窗外芯谷的夜景一片宁静。
「赵总，你觉得天权4L能成功吗？」孙总监问。
赵静想了想，说:「技术上有信心，但市场上有不确定性。天权4L的峰值性能比天权4号低百分之五，虽然用户很难感知，但竞争对手会拿这个做文章。他们可能会说『未来科技的晶片性能不行，要靠降功耗来掩盖』。我们需要准备好应对的话术。」
孙总监说:「话术很简单——天权4L是为对续航有极致要求的客户提供的选择。如果客户追求性能，可以选天权4号。如果客户追求续航，可以选天权4L。同一颗晶片的两个版本，满足不同需求。这不是性能不行，是产品线的丰富。」
赵静点了点头。「这个话术可以。另外，天权4L的发布要和天权4号错开时间，不要同时发布，避免内部竞争。建议天权4L在明年春季发布，主打『超长续航旗舰芯』的定位。」
孙总监在笔记本上记了下来。
赵静的终端震动了，是苏黛发来的消息。
「赵总，产业扶持基金的首轮评审明天下午在芯谷进行。陈醒也会参加。你那边天权4L的功耗优化方案，明天上午把摘要发给我，我汇总到评审材料里。基金评审会需要展示未来科技的晶片技术路线，功耗优化是重点之一。」
赵静回复:「好。明天上午九点前发给你。」
她收起终端，对孙总监说:「明天产业扶持基金评审，我要去参加。天权4L的事，你们先推进。有什么问题随时找我。」
孙总监点头。