Apollo是IMEC多模式多媒體(M4)項(xiàng)目的繼續(xù),開(kāi)始于今年4月并預(yù)計(jì)持續(xù)到2010年中期,即使作為M4項(xiàng)目結(jié)尾的幾款90nm的芯片的流片仍懸而未決。與M4一樣,Apollo的目的是作為業(yè)內(nèi)開(kāi)拓者而制造一款多標(biāo)準(zhǔn)移動(dòng)終端,不過(guò)M4是以軟件定義無(wú)線(SDR)為目標(biāo),Apollo則有望在可工作于60GHz載頻的認(rèn)知無(wú)線電終端上繼續(xù)取得進(jìn)展。

在前不久IMEC召開(kāi)的研究回顧年會(huì)前的短暫吹風(fēng)會(huì)上,研究人員們表示,雖然Apollo的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)45nm芯片,但在多處理技術(shù)和設(shè)計(jì)工具的架構(gòu)方面已做出成績(jī)。在6個(gè)月時(shí)間內(nèi),Apollo項(xiàng)目已開(kāi)發(fā)出一款多處理支持工具和一種具變易意識(shí)(variability-aware)的設(shè)計(jì)方法。

Apollo是由八個(gè)獨(dú)立但互相關(guān)聯(lián)的技術(shù)項(xiàng)目組成,這些項(xiàng)目包括:技術(shù)意識(shí)設(shè)計(jì)(TAD)、處理器和編譯器架構(gòu)、以及多處理器支持等,據(jù)IMEC的游牧嵌入式系統(tǒng)技術(shù)業(yè)務(wù)總監(jiān)Serge Vernalde介紹。

帶VLIW處理和可重配置陣列的Adres處理器是M4基帶芯片的核心,它可能在Apollo項(xiàng)目中被重新設(shè)計(jì)。

類似,為M4開(kāi)發(fā)的工作在6GHz的Scaldio CMOS模擬前端(AFE)不僅可以在該頻率上進(jìn)行重新設(shè)計(jì),而且可以通過(guò)一個(gè)60GHz CMOS AFE來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充。該AFE預(yù)計(jì)于2008年第二季度以45nm數(shù)字CMOS技術(shù)流片,IMEC無(wú)線系統(tǒng)的科技總監(jiān)Liesbet Van der Perre表示。

作為M4項(xiàng)目關(guān)鍵合作者的三星預(yù)計(jì)將重新制定其協(xié)議。同時(shí),高通已在Apollo計(jì)劃內(nèi)簽署了參與TAD計(jì)劃的協(xié)議。TAD的目標(biāo)是將制造的可靠性和良率提升到系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面。IMEC的資深科學(xué)家Miguel Miranda解釋了寬松的時(shí)序約束一般是如何改進(jìn)良率的,雖然這樣做會(huì)稍微增加平均能耗。

盡管超低能耗是IMEC項(xiàng)目的目標(biāo),但在能耗與良率間的權(quán)衡是對(duì)設(shè)計(jì)優(yōu)化的一種有價(jià)值補(bǔ)充,特別是它能作為一種保障,以防止工藝變易抵消掉工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)步所帶來(lái)的好處。

Adres處理器目前仍是Apollo的基本處理器,但我們已著眼于即將出現(xiàn)的工業(yè)處理器架構(gòu),并對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)展,IMEC負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)技術(shù)的科技總監(jiān)Diederik Verkest表示。“Adres的功耗指標(biāo)已經(jīng)很不錯(cuò)了,它的每周期指令(IPC)可達(dá)16-20。現(xiàn)在,我們想試試如何嵌入多線程以更好地填充陣列。”Verkest透露。他們的目標(biāo)是使IPC達(dá)到50。

研究人員的目的是分割A(yù)dres、并從4 x 4的陣列中分離出控制VLIW處理器。“我們還在調(diào)研商業(yè)方案,”Verkest說(shuō),“TI的C64系列是VLIW架構(gòu),此外還有許多新架構(gòu),例如Silicon Hive公司的架構(gòu)。”可重配置陣列很可能是8 x 8的,以便在關(guān)閉芯片上的多個(gè)處理器前能提供更多并行機(jī)會(huì)。

從應(yīng)用軟件中析取并行是改進(jìn)性能與降低功耗的關(guān)鍵。為達(dá)到這個(gè)目的,IMEC開(kāi)發(fā)出多處理并行助手(MPA)。根據(jù)設(shè)計(jì)師提供的并行指令,MPA可檢查并行機(jī)制、插入必要的通信和同步基元(primitive),并為多個(gè)處理器生成代碼。Verkest表示,該工具支持迅速探測(cè)來(lái)自于連續(xù)C代碼的并行映射。

另外,IMEC支持CleanC——這是一種關(guān)于如何編寫(xiě)C代碼的帶有28條原則和約束的編程格式,非常適合多處理器。為了幫助軟件開(kāi)發(fā)者使用該格式,IMEC開(kāi)發(fā)出一種能分析軟件并指出違反CleanC編程格式的分析工具。然后,執(zhí)行用戶導(dǎo)向的代碼轉(zhuǎn)換以使代碼符合要求。該分析工具已集成進(jìn)Eclipse 3.3開(kāi)發(fā)環(huán)境(在CDT4.0內(nèi)),Eclipse 3.3是一種C/C++開(kāi)發(fā)者工具,Verkest介紹。

圖1:Apollo由八個(gè)獨(dú)立但互相關(guān)聯(lián)的技術(shù)項(xiàng)目組成。

Apollo為獨(dú)立后的M4S NV帶來(lái)更多價(jià)值

IMEC內(nèi)部向Apollo項(xiàng)目的轉(zhuǎn)移將為M4S NV增添價(jià)值,IMEC主管設(shè)計(jì)研究的副總裁Rudi Lauwereins表示。設(shè)立M4S是為了對(duì)M4實(shí)施商業(yè)化運(yùn)做。“Apollo為M4S提供了路線圖。”Lauwereins表示。

M4S NV是從IMEC剝離而出的一家無(wú)晶圓廠的半導(dǎo)體公司,它計(jì)劃推出一款可編程可升級(jí)的無(wú)線收發(fā)器芯片、以及一款基于自適應(yīng)無(wú)線電基帶引擎(Bear)架構(gòu)的器件。

該公司計(jì)劃推出的Scaldio RF收發(fā)器和Bear基帶處理器都是作為M4研究項(xiàng)目、過(guò)去三年中在位于比利時(shí)Leuven的IMEC開(kāi)發(fā)的。

M4S于五月份正式成立,但其商業(yè)計(jì)劃在一年多前就得到風(fēng)險(xiǎn)投資的追捧——可以追溯到去年10月末、2006年先進(jìn)研究回顧大會(huì)后的Leuven。M4S NV目前正努力進(jìn)行Series A的一輪融資,計(jì)劃募集1,200萬(wàn)美元,M4S的CEO Ivo Vandeweerd表示。

“我們關(guān)注的焦點(diǎn)是工作在170MHz到6GHz的Scaldio可重配置RF收發(fā)器。它覆蓋了許多載頻,因而得以脫穎而出。它允許人們以一款單芯片的RF芯片來(lái)提供WLAN、藍(lán)牙、WiMax和移動(dòng)電視。”Vandeweerd說(shuō)。據(jù)稱Scaldio的功耗指標(biāo)也很出色。

雖然Scaldio覆蓋了蜂窩通信頻率,M4S也許不會(huì)選擇在該領(lǐng)域進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng),Vandeweerd表示。“它可以處理GSM和3D,但我們大概不會(huì)那么做。我們的愿景是推出一個(gè)多標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線模塊,除了蜂窩通信外,它可什么都做。”

IMEC的M4項(xiàng)目不僅僅是要開(kāi)發(fā)一款RF收發(fā)器,雖然Vandeweerd也承認(rèn)提供一個(gè)完整RF和基帶模塊大有好處。“若你只賣RF,則將受制于基帶供應(yīng)商。我們需要全套的解決方案。”他說(shuō),“我們計(jì)劃開(kāi)發(fā)一款SoC,它會(huì)整合從IP供應(yīng)商那里買到的基帶處理器。”

IMEC的Bear基帶包括一個(gè)ARM處理器、一系列專用硬件模塊和兩個(gè)IMEC設(shè)計(jì)的動(dòng)態(tài)可重配置嵌入式系統(tǒng)架構(gòu)(Adres)處理器內(nèi)核,雖然IMEC正在考慮重新制造Adres處理器并將其粗粒度(coarse-grained)陣列與一個(gè)工業(yè)VLIW處理器連接起來(lái)。

M4S的Vandeweerd也持同樣觀點(diǎn)。“我們有若干選擇,” Vandeweerd說(shuō),“我們可從Silicon Hive得到IP、可采用Adres或恩智浦的擴(kuò)展向量處理器(EVP),且Imagination Technology也有很好的技術(shù)。我們可能打造一款基于ARM核的65nm基帶IC,并利用系統(tǒng)級(jí)封裝將其與一款130nm Scaldio芯片整合在一起。我們計(jì)劃在2009年第一季度將其推向市場(chǎng)。”

但I(xiàn)MEC游牧電子系統(tǒng)業(yè)務(wù)經(jīng)理Serge Vernalde指出,M4S并非Apollo知識(shí)產(chǎn)權(quán)的唯一商業(yè)化道路。Apollo的合作伙伴(IMEC并沒(méi)透露都是誰(shuí))也可接觸到這些成果。

IMEC分別在2005年9月和2006年7月推出了Scaldio-1和Scaldio-1b,它們都是以130nm的CMOS工藝實(shí)現(xiàn)的。在IMEC無(wú)線系統(tǒng)科技總監(jiān)Liesbet Van der Perre主持下工作的研究人員,現(xiàn)正進(jìn)行Scaldio-2的開(kāi)發(fā)。Scaldio-2是用45nm工藝技術(shù)對(duì)Scaldio的重新實(shí)現(xiàn),仍以6GHz最高頻率為重心。

該小組正在開(kāi)發(fā)另一個(gè)囊括了Scaldio可升級(jí)無(wú)線電原理、可工作于60GHz的RF收發(fā)器。這款器件和Scaldio-2預(yù)計(jì)都將于2008年第二季度投片。

作者:蔡培德