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开创者回首汗青,揭秘比特大陆S9如何成为“一代机皇”

我们多米诺逻辑实验的失败,并没有冲击我们的摸索,因为我们发明白一种适合动态逻辑其积大管子多的尺度单位,而这种尺度单位有一个很明明的例子,就是触发器Flip-flop。于是我们重回开始,以动态的触发器做为攻坚方针。

我们在2015年中完成对28nm的BM1385芯片设计(蚂蚁矿机S7),而且在2015年年底完成对16nm的BM1387芯片设计(蚂蚁矿机S9)。在机能浮现上,我们的28nm险些和敌手的16nm沟通的机能,而我们的16nm芯片则是敌手的一半本钱。通过动态触发器,我们实现了对竞争敌手的跨代优势。出格是S9的设计,是比特币矿机的古迹,成为了比特币矿机中出产最多的矿机,生命周期三年多,被称为机皇。

因为信号只需要驱动N管,所以电容较小,速度较快。

因为M1、M2为时钟信号驱动,所以它的功耗至少是其它普通信号的2倍以上。

2014年10月,我带着两小我私家的小团队正式插手比特大陆,成为比特大陆的全定制部分。最初的偏向就是邮件中讲的多米诺逻辑。

完成了对动态触发器的提库,我们相当于有一个面积为本来一半,且功耗为本来一半,时序险些雷同的新的触发器了。因为比特币需要不断地计较,所以静态触发器需要生存较长时间的数据就没有须要。当我们在完成动态触发器之后,比特币这种漫衍运算以及完全流水线的逻辑就出格适合动态触发器了。对付pipeline流水线来说,它的布局是这样的:

2014年8月,我在成都开了一家后端设计处事公司,我想做有增值代价的后端设计处事。在找客户的时候,我上网搜索了一下,以为做比特币矿机的公司应该有着这方面的需求,于是给其时比特大陆的网站上的邮箱写了封电邮:

我们可以直接改为:

比特大陆崛起的一个直接现象,就是海外比特币芯片公司的退出市场,2014年和2015年高调的KNC、bitfury、Spondoolies-Tech、21 Inc.都很快公布破产可能退出矿机芯片市场。

M1,M2,M3,M4为新增器件,PMOS为淘汰器件

在16nm之前,新一代工艺mask在数百万美元以内,而从头设计动态逻辑的技能、人力与风险显然是高于数百万美元的,所以动态逻辑的优势无法浮现。然而16nm之后,新的10/7nm,以及未来的5nm的本钱都数千万美元了。动态逻辑可以或许逾越一个制程节点的机能就会让它显得越发优势,抖擞出新的生命力。我等候着更多的应用动态逻辑的公司呈现,让这个陈腐的设计艺术重此刻我们时代。

仍然凭据我们clock gate算作两个gate的话,这个flip-flop总共就是 4*2+7=15 个gate 等价。

我们在确认了回收动态逻辑的触发器之后,接下来就是假如融入我们的设计流程。我们最后在静态逻辑的触发器的成果描写上,增加了部门时间的约束,以防备动态逻辑中泄电流导致动态电容点泄电。而且在时序和功耗提库时,用静态触发器的一些参数举办套用。简朴说,我们在动态逻辑上加了一个外框,让它在前端设计人员看来,就是一个正常的静态触发器,对付前端设计与综合,没有任何的差异。

多米诺逻辑是一种较量成熟的动态逻辑布局,其主要形态是这样的:

所以,从功耗上思量,M1与M2因为是时钟信号,它的功耗至少凭据两倍信号的功耗算,则 M1+M2+M3+M4的功耗是增加了 6个MOS管的功耗,对付一般逻辑来说,高出12个MOS管的尺度单位库并不多。从面积上讲,M2+M4增加了2个NMOS管的面积,而PMOS固然少了,但在国界上很难把这节减的面积浮现出来。也就是说:多米诺逻辑固然会加速芯片速度,可是面积与功耗都稍有增加。

好比一个TSPC positive-edge Flip-flop ,它的逻辑如下:

而我们之前最常用的静态触发器的布局是这样的:

媒介:跟着大算力矿机集团入场,一代机皇蚂蚁矿机S9将要退出

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