第355章 天权4號功耗再优化目標

  孙总监坐在主位，面前是一台终端，上面显示著天权4號过去一周的功耗数据——待机功耗五点三毫瓦，动態功耗峰值一点八瓦，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號的小批量试產已经启动，首批五百颗晶片良率百分之九十四点二，性能指標全部达標。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號降低了百分之四十，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，意味著电池续航时间会缩短大约八个小时。对於手机、手錶等对功耗极其敏感的终端產品来说，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匯报了测试数据。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。

  “天权4號小批量试產的五百颗晶片，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。动態功耗平均一点八瓦，最高二点一瓦，最低一点六瓦。整体功耗水平符合设计规格，但离最优目標还有差距。”

  “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號用了十四纳米工艺，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，亚閾值电路的成熟度不够。天权4號只在部分模块用了亚閾值设计，大部分模块还是传统设计。”

  孙总监问了一个关键问题:“如果把亚閾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。“如果全晶片採用亚閾值设计，待机功耗理论上可以降到一点五毫瓦。但有两个问题——第一，亚閾值电路对工艺波动敏感，良率会下降。我们估算，全晶片亚閾值设计的良率可能只有百分之七十左右。第二，亚閾值电路的工作频率上限较低，动態性能会受影响。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，需要看產品定位。天权4號是旗舰晶片，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，身后跟著中央研究院的王研究员。赵静昨天已经和孙总监约好，今天带亚閾值电路团队来討论功耗优化方案。

  “孙总，王研究员把亚閾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、缓存、以及总线。设计上採用了我们论文中提出的亚閾值电路设计方法，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，非关键路径用亚閾值设计。第二，採用了自適应电压缩放技术，根据工艺角和工作温度动態调整电压。第三，时钟网络做了局部门控，空閒模块的时钟完全关断。”

  “测试结果——待机功耗零点八毫瓦，动態功耗一点二瓦，主频一点五吉赫兹。和天权4號当前的方案比，待机功耗降低百分之八十五，动態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。”

  章宸盯著测试数据看了很久。“主频一点五吉赫兹，比天权4號的一点八吉赫兹低了百分之十七。对於手机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——网页瀏览、视频播放、游戏、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。”