芯片设计完成，如何确认功能达到100％

即便如今的验证任务量大得似乎有些可怕，但是其中绝大部分都是必需的，以确保芯片在较大的系统中能正常运行。今天只展开讨论功耗验证，让我们看看它所面对的混杂问题和挑战吧。有一个好消息是，我们并不缺少帮助解决这些任务的工具和方法。而坏消息是，即使是最好的工具也不会让挑战消失。低功耗验证，历经多年零碎的解决方案后，已经趋于成熟。这意味着采用的工具和流程是稳定可用的，并且随着功耗验证重要性的提升以及功能验证对其的应用，它们逐渐被采纳。

Mentor Graphics仿真部门的产品营销经理VijayChobisa表示："如果你设计了芯片并具有一些功能，但功能可能不能达到100％，你如今有一些选择来解决这个问题。比如软件，你可以在软件中隐藏该硬件错误，以便你的芯片可以适用于某特定的应用程序。或者芯片可能无法按照既定高速频率运行，也许速度放慢，功能仍然有可能正常。然而，有了功耗，我们假设你设计的芯片具有一定的功耗，而你的芯片在特定的设备（无论是平板电脑还是智能手机）上都占用了两倍或三倍的平均功耗，你就不能使用该芯片了，因为它不是为该设备的功耗设计的，它不适合该应用程序。我的理解是，在未来功耗验证将比功能验证更重要。"

Ansys-Apache的RTL电力业务高级副总裁兼总经理VicKulkarni认同并指出，这就是为什么功耗验证技术相继出现在多域岛（multi-domain islands），DVFS技术，或是像在电视领域依靠对像素进行功耗控制的技术。"对于芯片，封装收敛成为一个问题，不幸的是，它产生的热量是再生效应，会导致更多的动态电压问题。"

由于有了功耗验证，我们很少会错过市场窗口。功耗在上市时间方面是一个相对较新的点，因为过去功耗经常是在后续的芯片迭代中处理。如今这不可能了。

Chobisa说："对于功能问题，您可能有一个软件来修复。但对于功耗，你并没有软件来修复。你必须回到计划阶段，也许会因此错过整个市场窗口。这就是主要问题所在。"

对于高级设计，特别是在移动市场中，从过去的几个节点来看，功耗已经成为一个急切需要考虑的问题。

Synopsys低功耗验证研发部门总监SrikanthJadcherla表示："我还没有看到有人长时间不去做低功耗设计或功耗验证的工作。几乎所有的芯片目前都在运用低功耗验证方法，除了由外部管理功耗的小型ASIC。他们仍然需要对外部功耗事件做出反应，但是他们本身可能太小了而不能很好地自己管理功耗，这种情况也逐渐在减少。通用SoC则是另外一回事儿，它必须进行功耗验证。"

早在20世纪90年代中期，设计师就专注于经典的低功耗设计，大概有像乘法器和各种长度的指令解码器这样的功能。 Jadcherla说："一个功能需要X瓦功耗，你想要减少到一半的功耗。这基本上就是所谓的电容下降了。"再谈谈自动时钟门控技术，这帮助很多工具的电容大幅降低。Jadcherla指出"我们也从结构转移到时间限制或时间依赖的功耗降低上。"

二十一世纪初，情况发生了转变。Jadcherla创立的ArchPro等公司曾经访问了一些工程团队，并建议他们验证自己的低功耗芯片，包括硬件和软件。"事实上，当时很少有人相信我们。后来我们一直在提及它。我在2008年写了一本关于如何构建低功耗验证，如何量化覆盖率的书。在2015年，我们看到功耗管理验证的处理已经相当成熟了。再次强调，你必须把低功耗从功耗管理中分离来看。如今，功耗管理主要涉及需要验证的复杂的软硬件交互。大多数SoC遵循两个或三个原则。首先，最重要的是，在硬件/软件/电压的所有交互中实现的任何低功耗特性，都必须被证明在系统级别是有益的。相信我，这比听起来要难得多，因为低功耗设计容易产生事与愿违的结果。其次，布尔代数是不同的。你在学校学到的，与实际上发生的常常相对。我们尽管花了大约10年的时间，才形成了UPF标准和成熟的设计方法，但我们也一直在取得进展。"

Cadence的产品验证管理总监AdamSherer指出，验证的挑战之一，是在设计的不同操作条件下测量动态功耗。"我们一直倡导以度量为导向的验证，从功耗角度来生成验证计划。例如，我们的一个客户，进行着功耗测量，在运行所有的回归，针对给定的SoC进行了7000多次仿真。它不是一个单独的测试或一组特定的测试，而是客户希望在所有功能验证中始终测量功耗。"

他补充说，功耗日渐成为功能验证中不可或缺的要素，不能是事后才有的想法。"它必须是集成的，是你的功能验证程序的一部分。我上面给出的例子，他们的整个回归测试都包括了功能验证和功耗验证，因为他们的设计依赖于功耗。如