赵静推门进来时手里端着一杯没加糖的黑咖啡,眼下的青灰色比天权6号样片评审时又深了一层。她昨晚跑完了预调度模型在追光四期极限温度数据上的第一轮迁移校准,结果不太好看。
“125度环境温度下,天权4号的总线电流尖峰波形和105度下的波形在峰值局域有非线性的偏移。”赵静把笔记本计算机接上会议室的投屏,调出两组波形的对比图。蓝色曲线是105度下的总线电流波形,红色曲线是125度下的波形,两条曲线在低负载区几乎重合,但在负载从空载跳变到满载的那一瞬间
张京京盯着那两条曲线之间拉开的喇叭口,心里默默折算了一组数字。。,意味着每六次高峰值预测中就有一次漏报。。
章宸在八点整准时推门进来,身后跟着林薇和梁志远。梁志远手里拿着一个金属材质的存储硬盘,里面装着追光四期首批国产化试产晶圆的全部工艺数据,以及一套刚从天权4号量产批量中抽取的极限温度测试记录。这套记录是张京京在样片评审时要求的“补课”内容——天权4号原本的规格上限是105度,但为了给天权6号预调度模型提供125度下的真实总线电流数据,追光四期测试团队在过去一周里对二十颗天权4号芯片做了从负40度到125度的全温度梯度扫描。
“二十颗芯片的实测数据全部在这里。”梁志远把硬盘接上会议室的终端,屏幕上跳出一张三维散点图。X轴是温度,从负40度到125度;Y轴是负载档位,从空载到满载八个档;Z轴是总线电流峰值。散点图的颜色从低温区的深蓝渐变到高温区的深红,在125度满载那个角上,散点密集地聚成一个偏离整体趋势的小簇。“这个簇就是非线性区。105度以下,电流峰值和温度的关系基本是线性的,预调度模型用线性外推就能大致复盖。但从115度往上,峰值和温度的关系开始出现明显的非线性偏离。到了125度,偏差量已经大到不能忽略。”
林薇从梁志远手里接过激光笔,在散点图的非线性区画了一个圈。“这不是天权4号的个例,也不是羲和架构的特有问题。根本原因在晶体管的阈值电压温度系数上——温度每升高十度,阈值电压下降大约二十毫伏,高温下晶体管更容易导通,关断时的漏电流呈指数级上升。我们在功耗仿真时用的是代工厂标准工艺设计套件里的温度系数模型,那个模型的适用范围标注到了125度,但实际精度在115度以上就已经开始发散。”
“仿真方法论的问题。”张京京说。这句话她在天权6号热功耗攻坚时就说过一次,当时是针对林薇揭示的“用平均功耗代替峰值功耗”的缺陷。现在同样的问题出现在了温度维度上——仿真模型把温度对功耗的影响简化成了一个线性系数,但实际的物理过程在极端温度下是高度非线性的。
赵静把预调度模型的架构图投到屏幕上,开始拆解问题的技术根因。。。。
“下降的原因分两层。”赵静用激光笔点着模型的特征重要性排序图,“第一层是温度特征在高温区的非线性变化,模型在训练时没有见过这种分布,所以预测失准。第二层更麻烦——总线电流尖峰的物理机制在高温下发生了变化。105度以下,尖峰的主要来源是总线事务并发导致的瞬时开关电流叠加。但125度下,晶体管关断漏电本身就成了一个不可忽略的电流分量,这个分量和开关电流叠加之后,峰值超出了模型的预测范围。”
“所以预调度模型需要的不是修修补补的参数校准,而是一次重新训练。”章宸把问题概括成一句话,然后看向赵静。
“是重新训练,但不只是重新训练。”赵静翻到下一页,“重新训练需要125度下的全工况总线电流数据,天权4号的二十颗芯片提供了初步数据,但样本量远远不够。预调度模型需要在至少五百颗芯片、复盖全部工艺角的125度实。五百颗芯片的极限温度测试,按追光四期目前的测试产能,至少需要六周。”
“六周太长了。”林薇摇头。天权6号的流片倒计时已经进入第八个月,物理设计正在紧锣密鼓地推进,样片回片前的全部软件开发工作——包括预调度模型的最终版本——必须在流片后四个月内完成。六周的测试等待加之四周的模型训练和验证,留给其他环节的时间会被压缩到危险的程度。
梁志远在终端上调出追光四期测试车间的排期表。测试车间的极限温度测试设备一共有四台,当前排期已经排到了三周以后,其中两台在跑天权4号量产批量的例行老化测试,一台在跑印巴装配厂新产线的首批芯片验证,剩下一台在跑合城二期设备调试中提到的天权5车规版的实车路测芯片筛选。“