Mentor Graphics仿真部門(mén)的產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理VijayChobisa表示：“如果你設(shè)計(jì)了芯片并具有一些功能，但功能可能不能達(dá)到100％，你如今有一些選擇來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。比如軟件，你可以在軟件中隱藏該硬件錯(cuò)誤，以便你的芯片可以適用于某特定的應(yīng)用程序。或者芯片可能無(wú)法按照既定高速頻率運(yùn)行，也許速度放慢，功能仍然有可能正常。然而，有了功耗，我們假設(shè)你設(shè)計(jì)的芯片具有一定的功耗，而你的芯片在特定的設(shè)備（無(wú)論是平板電腦還是智能手機(jī)）上都占用了兩倍或三倍的平均功耗，你就不能使用該芯片了，因?yàn)樗皇菫樵撛O(shè)備的功耗設(shè)計(jì)的，它不適合該應(yīng)用程序。我的理解是，在未來(lái)功耗驗(yàn)證將比功能驗(yàn)證更重要。”

Ansys-Apache的RTL電力業(yè)務(wù)高級(jí)副總裁兼總經(jīng)理VicKulkarni認(rèn)同并指出，這就是為什么功耗驗(yàn)證技術(shù)相繼出現(xiàn)在多域島（multi-domain islands），DVFS技術(shù)，或是像在電視領(lǐng)域依靠對(duì)像素進(jìn)行功耗控制的技術(shù)。“對(duì)于芯片，封裝收斂成為一個(gè)問(wèn)題，不幸的是，它產(chǎn)生的熱量是再生效應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致更多的動(dòng)態(tài)電壓?jiǎn)栴}。”

由于有了功耗驗(yàn)證，我們很少會(huì)錯(cuò)過(guò)市場(chǎng)窗口。功耗在上市時(shí)間方面是一個(gè)相對(duì)較新的點(diǎn)，因?yàn)檫^(guò)去功耗經(jīng)常是在后續(xù)的芯片迭代中處理。如今這不可能了。

Chobisa說(shuō)：“對(duì)于功能問(wèn)題，您可能有一個(gè)軟件來(lái)修復(fù)。但對(duì)于功耗，你并沒(méi)有軟件來(lái)修復(fù)。你必須回到計(jì)劃階段，也許會(huì)因此錯(cuò)過(guò)整個(gè)市場(chǎng)窗口。這就是主要問(wèn)題所在。”

對(duì)于高級(jí)設(shè)計(jì)，特別是在移動(dòng)市場(chǎng)中，從過(guò)去的幾個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)看，功耗已經(jīng)成為一個(gè)急切需要考慮的問(wèn)題。

Synopsys低功耗驗(yàn)證研發(fā)部門(mén)總監(jiān)SrikanthJadcherla表示：“我還沒(méi)有看到有人長(zhǎng)時(shí)間不去做低功耗設(shè)計(jì)或功耗驗(yàn)證的工作。幾乎所有的芯片目前都在運(yùn)用低功耗驗(yàn)證方法，除了由外部管理功耗的小型ASIC。他們?nèi)匀恍枰獙?duì)外部功耗事件做出反應(yīng)，但是他們本身可能太小了而不能很好地自己管理功耗，這種情況也逐漸在減少。通用SoC則是另外一回事兒，它必須進(jìn)行功耗驗(yàn)證。”

早在20世紀(jì)90年代中期，設(shè)計(jì)師就專(zhuān)注于經(jīng)典的低功耗設(shè)計(jì)，大概有像乘法器和各種長(zhǎng)度的指令解碼器這樣的功能。 Jadcherla說(shuō)：“一個(gè)功能需要X瓦功耗，你想要減少到一半的功耗。這基本上就是所謂的電容下降了。”再談?wù)勛詣?dòng)時(shí)鐘門(mén)控技術(shù)，這幫助很多工具的電容大幅降低。Jadcherla指出“我們也從結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到時(shí)間限制或時(shí)間依賴(lài)的功耗降低上。”

二十一世紀(jì)初，情況發(fā)生了轉(zhuǎn)變。Jadcherla創(chuàng)立的ArchPro等公司曾經(jīng)訪問(wèn)了一些工程團(tuán)隊(duì)，并建議他們驗(yàn)證自己的低功耗芯片，包括硬件和軟件。“事實(shí)上，當(dāng)時(shí)很少有人相信我們。后來(lái)我們一直在提及它。我在2008年寫(xiě)了一本關(guān)于如何構(gòu)建低功耗驗(yàn)證，如何量化覆蓋率的書(shū)。在2015年，我們看到功耗管理驗(yàn)證的處理已經(jīng)相當(dāng)成熟了。再次強(qiáng)調(diào)，你必須把低功耗從功耗管理中分離來(lái)看。如今，功耗管理主要涉及需要驗(yàn)證的復(fù)雜的軟硬件交互。大多數(shù)SoC遵循兩個(gè)或三個(gè)原則。首先，最重要的是，在硬件/軟件/電壓的所有交互中實(shí)現(xiàn)的任何低功耗特性，都必須被證明在系統(tǒng)級(jí)別是有益的。相信我，這比聽(tīng)起來(lái)要難得多，因?yàn)榈凸脑O(shè)計(jì)容易產(chǎn)生事與愿違的結(jié)果。其次，布爾代數(shù)是不同的。你在學(xué)校學(xué)到的，與實(shí)際上發(fā)生的常常相對(duì)。我們盡管花了大約10年的時(shí)間，才形成了UPF標(biāo)準(zhǔn)和成熟的設(shè)計(jì)方法，但我們也一直在取得進(jìn)展。”

Cadence的產(chǎn)品驗(yàn)證管理總監(jiān)AdamSherer指出，驗(yàn)證的挑戰(zhàn)之一，是在設(shè)計(jì)的不同操作條件下測(cè)量動(dòng)態(tài)功耗。“我們一直倡導(dǎo)以度量為導(dǎo)向的驗(yàn)證，從功耗角度來(lái)生成驗(yàn)證計(jì)劃。例如，我們的一個(gè)客戶，進(jìn)行著功耗測(cè)量，在運(yùn)行所有的回歸，針對(duì)給定的SoC進(jìn)行了7000多次仿真。它不是一個(gè)單獨(dú)的測(cè)試或一組特定的測(cè)試，而是客戶希望在所有功能驗(yàn)證中始終測(cè)量功耗。”

他補(bǔ)充說(shuō)，功耗日漸成為功能驗(yàn)證中不可或缺的要素，不能是事后才有的想法。“它必須是集成的，是你的功能驗(yàn)證程序的一部分。我上面給出的例子，他們的整個(gè)回歸測(cè)試都包括了功能驗(yàn)證和功耗驗(yàn)證，因?yàn)樗麄兊脑O(shè)計(jì)依賴(lài)于功耗。如果你有一個(gè)依賴(lài)功耗的設(shè)計(jì)，那么你必須進(jìn)行功耗驗(yàn)證，而不是當(dāng)作一個(gè)事后的考慮或只占有5％的測(cè)試，尤其是當(dāng)你在使用一個(gè)UVM隨機(jī)化的環(huán)境。當(dāng)你有機(jī)會(huì)觸發(fā)功耗的狀態(tài)跳轉(zhuǎn)，例如上電或者掉電，你最好在低功耗驗(yàn)證的條件下進(jìn)行，否則你無(wú)法模擬設(shè)計(jì)的實(shí)際運(yùn)行，這是至關(guān)重要的地方。這意味著它同樣屬于正常的功能驗(yàn)證流程，并保證低功耗驗(yàn)證計(jì)劃。你必須能夠?qū)ζ溥M(jìn)行規(guī)劃，以涵蓋設(shè)計(jì)中適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)更改，你也需要確保它是完整的。我們有客戶，將功耗驗(yàn)證流程從RTL仿真一致貫穿到后端仿真（包括pad功耗信息），即使在純數(shù)字芯片中，我們?nèi)匀恍枰M電源信號(hào)參與到管腳選通，這也需要功耗驗(yàn)證的考慮”

雖然這些問(wèn)題看似已經(jīng)很好理解，但這并不意味著在頂級(jí)半導(dǎo)體公司以外的每個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)都會(huì)使用低功耗功能驗(yàn)證。

Cadence低功耗產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)總監(jiān)KrishnaBalachandran說(shuō):“很多驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)只在一些大型公司中可以建立起來(lái)。如果你談到方法論，即使是中國(guó)的一些新興小公司，或是亞洲很多地區(qū)，他們都不遵循驗(yàn)證方法。他們做基本的功能驗(yàn)證，總是會(huì)忘記功耗。所以他們并不會(huì)做一個(gè)徹底的工作，試圖弄清楚如何用功耗來(lái)驗(yàn)證它，即使他們?cè)趯?shí)施方面采取了功耗驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程。在采用低功耗設(shè)計(jì)方面，可行性考慮在前。為了能夠?qū)嵤麄儽仨殱M足功耗。如今，某些情況下，一些小公司的驗(yàn)證是由設(shè)計(jì)師而不是驗(yàn)證工程師完成的，所以他們沒(méi)有方法論。但是他們意識(shí)到如果他們不這樣做，他們會(huì)有一些錯(cuò)誤，那些錯(cuò)誤可以直接對(duì)設(shè)計(jì)造成惡劣影響。因此，即使是較小的公司，也開(kāi)始考慮采用包含功耗的驗(yàn)證方法。”

Balachandran指出，在更高層次上，考慮到芯片驗(yàn)證在設(shè)計(jì)的功能和功耗方面已經(jīng)變得非常復(fù)雜，一些與功耗相關(guān)的錯(cuò)誤真的很難找到，這使得事情更具挑戰(zhàn)性。他接著說(shuō)到：“這些與功耗相關(guān)的設(shè)計(jì)缺陷往往是一些邊界情況，即使驗(yàn)證工程師在驗(yàn)證時(shí)已經(jīng)有意考慮到功耗驗(yàn)證的問(wèn)題，這些缺陷還是很難捕捉到，這是一個(gè)很難解決的難題。許多很聰明的公司都表示，我們不能只用一把“錘子”來(lái)干活。那個(gè)錘子往往是仿真手段。現(xiàn)在他們正在嘗試用更多的“錘子”，譬如形式驗(yàn)證。這也是為什么一些低功耗的形式化技術(shù)變得非常重要了。形式化工具會(huì)掃描狀態(tài)機(jī)的功耗和設(shè)計(jì)，理解這些信號(hào)之間的相互作用，然后去自動(dòng)生成斷言，并嘗試形式驗(yàn)證。事實(shí)證明，信號(hào)與功耗狀態(tài)是相互對(duì)應(yīng)的，設(shè)計(jì)也會(huì)處在對(duì)應(yīng)的特定狀態(tài)。否則，根據(jù)設(shè)計(jì)描述和功耗要求，你的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)就是有缺陷的。這樣的事情越來(lái)越多，聰明的公司正在應(yīng)用這種工具。”

他表示，有趣的是，在過(guò)去的兩三年里，至少在較大的公司，模擬技術(shù)（emulation）越來(lái)越多地用于功耗驗(yàn)證。“你還有一個(gè)可怕的工具——軟件，通過(guò)軟件可以控制一些功耗。所以，為了趕得上工期和項(xiàng)目要求，已經(jīng)無(wú)法單獨(dú)依靠仿真來(lái)完成功耗驗(yàn)證了。”