Semiconductor Engineering sprak met Larry Pileggi, Coraluppi Head en Tanoto Professor of Electrical and Computer Engineering aan de Carnegie Mellon University, en de winnaar van de Phil Kaufman Award for Pioneering Contributions van dit jaar. Wat volgt zijn fragmenten uit dat gesprek.

SE: Wanneer bent u voor het eerst begonnen met werken in de halfgeleiders – en in het bijzonder EDA?

Pileggi: Dit was 1984 bij Westinghouse Research. We maakten ASIC's – analoog en digitaal – en met digitaal had je logische simulatoren. Maar voor analoog was er bij Westinghouse geen manier om ze te simuleren. Ze hadden niet eens SPICE op de machine geladen. Dus ik kreeg een exemplaar van SPICE van Berkeley en laadde die tape, en ik was de eerste die hem in het onderzoekscentrum gebruikte. Ik zag hoe beperkt het was en dacht: 'Er moeten meer volwassen dingen zijn dan dit.' Terwijl ik daar werkte, volgde ik les bij Andrzej Strojwas aan de CMU (Carnegie Mellon University). Hij kwam na een paar weken in die klas naar me toe en zei: 'Ik denk echt dat je weer naar school moet komen voor een doctoraat.' Tot dat moment had ik er nog nooit over nagedacht. Maar betaald krijgen om naar school te gaan? Dat vond ik leuk, dus ik heb me aangemeld.

SE: Circuitsimulatie in analoog is grotendeels brute kracht, toch?

Pileggi: De tools die er zijn, zijn echt goed. Er zijn veel SPICE's, en ze hebben allemaal hun niches die echt geweldige dingen kunnen doen. Maar het is niet iets dat je gemakkelijk kunt schalen. Dat is echt een uitdaging geweest. Er zit brute kracht in de binnenste lus, maar je kunt het versnellen met hardware.

SE: Wat was voor jou het 'aha'-moment met betrekking tot het omgaan met de latentie van interconnectie terwijl interconnectie bleef opschalen?

Pileggi: Er was enige belangstelling om RC-netwerken die op chips verschenen, als een soort speciaal soort probleem te beschouwen. Paul Pennfield en anderen bij MIT deden dit Elmore benadering van RC-lijnen met behulp van het eerste moment van de impulsrespons. Het komt uit een artikel van Elmore uit de jaren dertig over het schatten van de vertraging van versterkers. Mark Horowitz, een leerling van Penfield, probeerde dat uit te breiden tot enkele momenten. Wat we deden was meer een algemene aanpak, waarbij we veel momenten gebruikten en benaderingen van hoge orde bouwden die je op deze RC-lijnen kon toepassen. Je gebruikt dit dus eigenlijk om te berekenen dat de dominante tijdconstanten, of de dominante polen, in het netwerk zijn. En wat echt interessant is voor RC-circuits is dat hoe groter het netwerk wordt, hoe dominanter de polen worden. Je zou dus een miljoen knooppunten kunnen hebben - en het zijn een miljoen condensatoren en een miljoen polen - maar voor een RC-lijn zullen drie daarvan het heel goed modelleren. Dat maakt de zaken echt efficiënt, op voorwaarde dat je die drie efficiënt kunt vastleggen. Ik was naïef, niet wetende dat Franse wiskundigen zoals [Henri] Padé had al lang eerder Pade-benaderingen geprobeerd. Ik dook erin en zei: 'Oh, dit zou moeten werken.' En ik kwam veel van de realiteiten tegen waarom het niet werkt. Maar toen kon ik een deel van de circuitkennis toepassen om het op een plek te persen waar het heel effectief werkte.

SE: Veel van dat vroege werk betrof radiosignalen. Maar als je dat naar de computerwereld verplaatst, wat kun je daar dan nog meer mee doen? En als je nu niet alles op één chip hoeft te zetten, verandert dat dan de zaak?

Pileggi: Laten we bijvoorbeeld de stroomverdeling voor een IC nemen. Dat wordt op de chip vooral gedomineerd door het RC-fenomeen. De weerstand domineert ver de jωL-impedantie - de inductantie. Maar als je naar een pakket overgaat, is dat anders. Als je verschillende chips bij elkaar zet, of je ze nu stapelt of op een interposer legt, begint inductantie de kop op te steken. Inductie is buitengewoon lastig om te modelleren en te simuleren. Het probleem is dat als je naar capaciteiten kijkt, dat een potentiële matrix is ​​waarin je de dichtstbijzijnde koppelingen neemt en zegt: 'Oké, ik heb genoeg van deze capaciteit om te zeggen dat dit het gedrag gaat domineren.' Eigenlijk gooi je weg wat je niet nodig hebt. Bij inductantie is er sprake van een eenmalige relatie in vergelijking met capaciteit. Als je het dominante inductie-effect wilt, is dat niet zo eenvoudig te bereiken. Als je onderlinge koppelingen hebt van alles met al het andere, en als je zegt dat ik de koppelingen met verre dingen ga weggooien, dan is dat vanuit nauwkeurigheidsoogpunt schijnbaar redelijk, maar het beïnvloedt de stabiliteit van de benadering. In wezen kan het het behoud van de flux schenden, zodat je positieve polen krijgt. Je kunt dus feitelijk onstabiele systemen creëren door kleine inductietermen weg te gooien. Wanneer je iemand de inductantie ziet berekenen, is het meestal slechts een schatting - of ze hebben een aantal dingen gedaan om er een stabiel model van te maken.

SE: Is die simulatie gebaseerd op de 80/20-regel, of op 90/10?

Pileggi: Zelfs voor de pakketten die we hadden voordat we met multichip-dingen begonnen, was de stroomverdeling RC, maar als je het omzet in een pakket met veel lagen metaal, is het LC. We hadden de afgelopen twintig jaar hetzelfde probleem, maar wat er gebeurde, werd beheerd door goede ingenieurs. Ze passen zeer conservatieve methoden toe om ervoor te zorgen dat de chips werken.

SE: Dus als je dat in geavanceerde knooppunten en pakketten stapelt en al die marges elimineert, heb je serieuze uitdagingen, toch?

Pileggi: Ja, en daarom was het voor mij een goed moment om over te stappen op elektriciteitsnetwerken.

SE: Elektriciteitsnetwerken voor onze gemeenschappen hebben echter hun eigen problemen, zoals lokalisatie en het mengen van gelijk- en wisselstroom, en een heleboel omvormers.

Pileggi: Het is een fascinerend probleem. Toen ik er voor het eerst in stapte, begon een student van mij me te vertellen hoe ze simulatie deden. Ik zei: 'Wauw, dat slaat nergens op.' Ik dacht naïef dat het net een groot circuit was, maar het is veel meer dan dat. Het is een heel cool probleem om aan te werken. We hebben voor dat probleem heel wat opwindende technologie ontwikkeld. Bij omvormers is er sprake van een hele regelkring. Er is niet de traagheid die je hebt bij grote roterende machines die worden gevoed door steenkool. Maar je hebt al deze componenten op hetzelfde raster. Hoe het elektriciteitsnet zich dynamisch gedraagt, is een lastig probleem.

SE: Verschilt dat ook per weer? Je hebt te maken met grote variaties in de omgevingstemperatuur en allerlei soorten geluid.

Pileggi: Ja absoluut. In feite is het gedrag van de lijnen sterk afhankelijk van de temperatuur. Dat heeft invloed op hoe resistent de transmissielijnen zijn. De frequentie is erg laag, maar de lengtes zijn erg lang, dus je hebt vergelijkbare problemen, maar nog meer met hernieuwbare energiebronnen. Er is zon, dan een wolk, dan zon. Of de wind verandert van richting. Hoe sla je energie op voor later gebruik? Daar praten ze over zware batterijen in de grond en dat soort dingen. Dit doen met een oud raster, zoals het raster dat wij hebben, is een uitdaging. Ik zou veel liever helemaal opnieuw beginnen.

SE: Toen je begon met elektronica, was dat grotendeels het domein van een aantal zeer grote bedrijven met zeer grote onderzoeksbudgetten?

Pileggi: Ja, en hier zag je waar management echt een verschil maakt. Sommige van die bedrijven, zoals Westinghouse Research, beschikten over deze ongelooflijke R&D-faciliteiten, maar maakten er niet effectief gebruik van, zoals al het onderzoek naar galliumarsenide waar ik werkte. Het leek erop dat elke keer dat we iets ontwikkelden om iets te verbeteren, het management niet altijd wist wat ze ermee moesten doen. Ik werkte met enkele van de slimste mensen die ik ooit heb ontmoet, en zij hadden aan projecten gewerkt zoals de eerste camera in de ruimte, maar ze leefden in de vergetelheid. Niemand wist iets van hun werk, maar het was gewoon geweldig.

SE: Nog een wiskundegerelateerde vraag. Je hebt blijkbaar de reputatie een zeer sterke pokerspeler te zijn. Hoe kwamen deze twee werelden met elkaar in botsing?

Pileggi: Ik was in Las Vegas voor een DARPA-bijeenkomst en had een middag vrij en er was een Texas Hold'em-pokertoernooi aan de gang. Ik dacht dat het wel leuk zou zijn, dus ik speelde vier of vijf uur, werd uitgeschakeld en het kostte me 100 dollar. Toch was ik erdoor geïntrigeerd. Ik ging terug naar Pittsburgh en ontdekte dat ons plaatselijke casino een pokerroom met toernooien was begonnen. Ik begon beter te worden, waarschijnlijk omdat ik zo'n dertig boeken over dit onderwerp las. Hoe meer je speelt, hoe meer je beseft dat er veel lagen in zitten. Uiteindelijk speelde ik in de World Series in Vegas, omdat het een soort bucketlist-ding is, en die eerste keer haalde ik dag twee van het hoofdevenement. Dat komt overeen met het eindigen in de beste 30% van het deelnemersveld. Toen ik terug was in Pittsburgh, was er een 'Poker Night in America'-evenement in het casino. Er waren ongeveer 40 mensen en enkele professionals. Ik speelde daarin en won de eerste plaats. Dat was een zaterdag rond Thanksgiving in 300. We speelden van 2013 uur tot net na middernacht, en dan begin je op zondag opnieuw. We speelden tot misschien 5 uur

SE: Dat moet zijn tol hebben geëist.

Pileggi: Ja, want ik zat de zoektocht naar nieuwe afdelingshoofden voor. Ik had een vergadering op maandagochtend gepland die ik niet kon missen, dus heb ik iedereen een e-mail gestuurd om te zeggen dat ik een uur te laat zou zijn en vroeg of ze de vergadering konden uitstellen. Ik ging naar huis en at wat, sliep een uurtje en ging naar de campus om de eindstemming te doen. Ze vroegen: wat is er gebeurd? Ik zei dat ik meedeed aan een pokertoernooi. Ze dachten dat ik een grapje maakte. Maar toen zagen ze mij op tv. Alle lokale nieuwszenders berichtten erover: 'De plaatselijke professor spijbelt van school.' Ik kreeg een telefoontje van iemand met wie ik al 34 jaar niet had gesproken. Mijn decaan zei dat zijn zoon techniek stom vond. Maar toen kwam hij erachter dat deze ingenieur dit pokertoernooi heeft gewonnen, en nu vindt hij techniek echt cool.'

SE: Welke invloed had dat op je technieklessen?

Pileggi: Toen ik afdelingshoofd werd, heb ik mezelf twee jaar geleden voorgesteld aan een groep studenten en gevraagd of ze nog vragen hadden. Een jongedame stak haar hand op en zei: 'Ja, kun je ons leren pokeren?' Dus nu doe ik één keer per semester een pokertraining met studenten.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
• Bron: https://semiengineering.com/latency-interconnects-and-poker/