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第327章 “节能架构”灵感

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    五月的第三个星期,张氏出院了。

    赵四请了半天假,把母亲接回家。

    小小的四合院里,平安早早就等在门口,见奶奶下车,跑过去搀扶。

    “奶奶,您慢点。”

    “哎,乖孙子。”张氏摸着平安的头,眼眶有点湿。

    在医院躺了快一个月,回家看到熟悉的院子,看到孙子,心里才真正踏实了。

    苏婉清已经把屋子收拾得干干净净,床铺晒过了,透着阳光的味道。

    她扶着婆婆在院里坐下,端来温水:“妈,先喝口水,休息会儿。午饭我炖了鸡汤,清淡的。”

    赵四看着这一幕,心里暖烘烘的。

    家,就是这样。

    有人等你回来,有人为你忙碌,有人为你牵挂。

    “四儿,你忙你的去。”张氏说,“我这儿有婉清和平安,你不用守着。”

    “我今天没事,陪陪您。”

    “胡说。”张氏看着他,“你眉头还锁着呢,肯定有事。去吧,妈真的好了。”

    赵四确实有事。

    “长城二号”的流片文件已经发往上海,生产线正在准备试制。但功耗问题像一块大石头,压在他心里。

    1.2瓦,这个数字在实验室里看不算什么,但在实际应用中,特别是他们设想的便携设备、嵌入式系统,就是致命的。

    功耗高意味着发热大,需要散热装置;意味着耗电快,需要更大容量的电池;意味着应用场景受限,很多领域用不了。

    “那我下午去趟基地。”赵四妥协了,“晚上回来吃饭。”

    “好,晚上包饺子。”张氏笑了,“做你爱吃的白菜猪肉馅。”

    离开家,赵四没直接去基地,而是去了协和医院。

    他想找苏婉清聊聊。

    不是聊技术,就是随便聊聊。

    有时候,跳出技术思维,反而能找到灵感。

    苏婉清正在办公室整理病历。

    见他来,有些意外:“怎么来这儿了?妈那边……”

    “妈没事。”赵四在椅子上坐下,“就是心里乱,想找你说话。”

    苏婉清放下手里的活,给他倒了杯水:“是芯片的事?”

    “嗯,功耗问题。”赵四揉着太阳穴,“设计完成了,性能达标了,但功耗太高。如果解决不了,芯片造出来也没用。只能用在插电的设备上,移动设备、便携设备都别想。”

    “你们之前没考虑功耗吗?”

    “考虑了,但不够。”赵四苦笑,“我们光顾着追性能,追集成度,觉得功耗可以后面优化。现在发现,优化比设计还难。”

    苏婉清静静听着。

    她不懂芯片设计,但她懂一个道理:任何系统,平衡最重要。

    “赵四,你还记得我学中医时,老师讲的第一课是什么吗?”她忽然问。

    “什么?”

    “阴阳平衡。”苏婉清说,“人体是个精密的系统,各个部分要协调工作。阳气太盛会上火,阴气太重会寒凉。好的中医不是头痛医头,脚痛医脚,而是调节整个系统的平衡。”

    赵四若有所思。

    “你们的芯片,是不是也这样?”苏婉清继续说,“性能要强,但功耗要低;速度要快,但发热要小。这中间,得有个平衡点。”

    “道理我懂,但怎么找这个平衡点?”

    “中医调理,不是一下子下猛药,而是慢慢来。”苏婉清拿过一张纸,画了个简图,“比如这个人阴虚火旺,医生不会只开清火的药,那会伤阳气。而是开滋阴的药,同时配一点清火的,让身体自己调节,慢慢恢复平衡。”

    她指着图:“你们的芯片,能不能也这样?不要一直全速运行,而是该快的时候快,该慢的时候慢?就像人,该工作的时候工作,该休息的时候休息。”

    赵四猛地站起来。

    该快的时候快,该慢的时候慢……动态调节……时钟门控……

    一个念头像闪电一样划过脑海。

    “婉清,你真是天才!”他抓起外套就往外跑。

    “你去哪儿?”

    “基地!我知道怎么解决功耗问题了!”

    苏婉清看着他匆匆离去的背影,摇头笑了。

    这个男人,总是这样,一点灵感就能点燃全身的热情。

    香山基地,会议室里烟雾弥漫。

    不是香烟,是焦虑的气息。

    十几个人围桌而坐,桌上摊着“长城二号”的功耗分析报告。

    每个人的脸色都不好看。

    “所有模块都分析过了。”杨振华推了推眼镜,“算术逻辑单元功耗占比35%,寄存器堆28%,控制单元22%,剩下的是总线和接口。每个模块单独看,设计都没问题,但合在一起,功耗就超标了。”

    陈启明抓了抓头发:“能不能改工艺?用更先进的制程?”

    林雪摇头:“上海那边说了,现在只能做到5微米。而且工艺改进不是一朝一夕的事,至少要一年。”

    “那降低频率?”张卫东提议,“主频降到800kHZ,功耗应该能降下来。”

    “但性能也降了。”陈星反对,“我们要对标的是8080,性能不能妥协。”

    “这也不行,那也不行,到底怎么办?”有人烦躁地拍桌子。

    会议室的门被猛地推开,赵四冲进来,眼睛发亮。

    “有办法了!”

    所有人都看向他。

    “动态时钟门控!”赵四走到黑板前,抓起粉笔,“不是降低整体频率,而是动态调节。哪个模块工作,就给哪个模块时钟;哪个模块闲置,就切断它的时钟信号!”

    他在黑板上飞快地画着:“看,这是我们的芯片架构。大部分时间里,不是所有模块都在工作。比如在执行算术运算时,指令译码器是闲置的;在访问内存时,ALU是闲置的。”

    粉笔在黑板上敲出清脆的声音:“如果我们能实时监测每个模块的工作状态,动态开关时钟,理论上能节省多少功耗?”

    杨振华迅速心算:“假设平均每个时刻有30%的模块闲置……那功耗能降低30%以上!”

    “对!”赵四激动地说,“而且这不仅仅是省电的问题。模块不工作时切断时钟,发热也减少了,散热压力变小,可靠性提高!”

    会议室里安静了几秒,然后爆发出热烈的讨论。

    “这个思路好!但怎么实现?”

    “需要设计一个状态监控单元。”

    “还要有精细的时钟树设计,每个模块的时钟要能独立控制。”

    “控制逻辑会不会太复杂?”

    陈星一直没说话,眼睛盯着黑板上的草图。突然,他站起来:“赵总工,中医讲究平衡,讲究顺势而为。咱们这个设计,是不是也是这个道理?”

    赵四一愣,随即笑了:“对,就是这个道理!不要强行压制功耗,而是顺应芯片的工作节奏,该忙时忙,该歇时歇。这就是‘节能架构’的核心思想!”

    思路确定了,接下来是具体设计。赵四把人员分成三组:陈星和陈启明负责架构设计,杨振华负责算法和控制逻辑,林雪和张卫东负责仿真验证。

    “时间很紧。”赵四看着大家,“上海的生产线已经准备好了,一周后就要流片。我们必须在一周内完成设计修改,重新生成流片文件。”

    

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