Kỹ thuật Bán dẫn đã ngồi lại với Larry Pileggi, Trưởng bộ phận Coraluppi và Giáo sư Kỹ thuật Điện và Máy tính Tanoto tại Đại học Carnegie Mellon, đồng thời là người đoạt Giải thưởng Phil Kaufman năm nay cho những đóng góp tiên phong. Sau đây là những đoạn trích của cuộc trò chuyện đó.

SE: Lần đầu tiên bạn bắt đầu làm việc trong lĩnh vực chất bán dẫn - và đặc biệt là EDA là khi nào?

Pileggi: Đây là năm 1984 tại nghiên cứu Westinghouse. Chúng tôi đang tạo ra ASIC - analog và kỹ thuật số - và với kỹ thuật số, bạn có bộ mô phỏng logic. Nhưng đối với analog, không có cách nào mô phỏng chúng ở Westinghouse. Họ thậm chí còn không nạp SPICE vào máy. Vì thế tôi đã mua một bản SPICE từ Berkeley và tải cuốn băng đó vào, và tôi là người đầu tiên sử dụng nó ở trung tâm nghiên cứu. Tôi thấy nó hạn chế đến mức nào và nghĩ, 'Chắc chắn phải có những điều trưởng thành hơn thế này'. Khi làm việc ở đó, tôi đã tham gia một lớp học với Andrzej Strojwas tại CMU (Đại học Carnegie Mellon). Anh ấy đến gặp tôi sau vài tuần tham gia lớp học đó và nói, 'Tôi thực sự nghĩ bạn nên quay lại trường học để lấy bằng Tiến sĩ.' Tôi chưa bao giờ xem xét nó cho đến thời điểm đó. Nhưng được trả tiền để đi học? Điều đó thật tuyệt nên tôi đã đăng ký.

SE: Mô phỏng mạch ở dạng tương tự phần lớn là mạnh mẽ, phải không?

Pileggi: Các công cụ hiện có thực sự tốt. Có rất nhiều SPICE ngoài kia và tất cả chúng đều có những đặc điểm riêng có thể làm được những điều thực sự tuyệt vời. Nhưng đó không phải là thứ bạn có thể dễ dàng mở rộng quy mô. Đó thực sự là một thử thách. Có lực mạnh ở vòng lặp trong cùng, nhưng bạn có thể tăng tốc nó bằng phần cứng.

SE: Khoảnh khắc 'aha' đối với bạn liên quan đến việc xử lý độ trễ của kết nối khi kết nối tiếp tục mở rộng là gì?

Pileggi: Có một số người quan tâm đến việc xem các mạng RC xuất hiện trên chip như một loại vấn đề đặc biệt. Paul Penfield và những người khác ở MIT đã làm điều này Elmore xấp xỉ các đường RC sử dụng mômen đầu tiên của đáp ứng xung. Đó là từ một bài báo Elmore những năm 1930 về việc ước tính độ trễ của bộ khuếch đại. Đánh dấu Horowitz, một sinh viên của Penfield, đã cố gắng kéo dài điều đó trong một vài khoảnh khắc. Những gì chúng tôi đã làm là một cách tiếp cận tổng quát hơn, sử dụng nhiều khoảnh khắc và xây dựng các phép tính gần đúng bậc cao mà bạn có thể áp dụng cho các dòng RC này. Vì vậy, bạn thực sự đang sử dụng điều này để tính toán hằng số thời gian chi phối hoặc các cực chi phối trong mạng. Và đối với các mạch RC, điều thực sự thú vị là mạng càng lớn thì các cực càng chiếm ưu thế. Vì vậy, bạn có thể có một triệu nút ở ngoài kia — và đó là một triệu tụ điện và một triệu cực — nhưng đối với một đường dây RC, ba trong số chúng sẽ mô hình hóa nó rất tốt. Điều đó làm cho mọi thứ thực sự hiệu quả, miễn là bạn có thể nắm bắt được ba điều đó một cách hiệu quả. Tôi thật ngây thơ, không biết rằng những nhà toán học người Pháp như [Henri] Pade đã thử xấp xỉ Pade từ lâu trước đó. Tôi lao vào nói, 'Ồ, cái này sẽ hiệu quả.' Và tôi đã gặp rất nhiều thực tế tại sao nó không hoạt động. Nhưng sau đó tôi đã có thể áp dụng một số bí quyết về mạch điện để đưa nó vào một nơi mà nó hoạt động rất hiệu quả.

SE: Phần lớn công việc ban đầu xoay quanh tín hiệu vô tuyến. Nhưng khi bạn đưa nó vào thế giới điện toán, bạn có thể làm gì khác với nó? Và nếu bây giờ bạn không phải đặt mọi thứ vào một con chip duy nhất, điều đó có thay đổi mọi thứ không?

Pileggi: Hãy lấy ví dụ về phân phối điện năng cho một IC. Điều đó chủ yếu bị chi phối trên chip bởi hiện tượng RC. Điện trở chiếm ưu thế hơn trở kháng jωL - độ tự cảm. Nhưng khi bạn chuyển sang một gói, điều đó lại khác. Nếu bạn đặt các con chip khác nhau lại với nhau, cho dù bạn xếp chúng hay đặt chúng trên một bộ chuyển đổi, thì độ tự cảm sẽ bắt đầu xuất hiện cái đầu xấu xí của nó. Độ tự cảm cực kỳ khó để mô hình hóa và mô phỏng. Vấn đề là khi bạn nhìn vào điện dung, đó là một ma trận tiềm năng trong đó bạn lấy các khớp nối gần nhất và nói, 'Được rồi, tôi có đủ điện dung này để nói rằng điều này sẽ chi phối hành vi.' Về cơ bản, bạn đang vứt bỏ những gì bạn không cần. Với độ tự cảm, có một mối quan hệ một chiều so với điện dung. Bây giờ, nếu bạn muốn có hiệu ứng điện cảm chiếm ưu thế, điều đó không dễ đạt được. Nếu bạn có sự kết nối lẫn nhau từ mọi thứ với mọi thứ khác, và nếu bạn nói rằng tôi sẽ vứt bỏ sự kết nối với những thứ ở xa, thì đó là một điều có vẻ hợp lý xét từ quan điểm độ chính xác, nhưng nó ảnh hưởng đến sự ổn định của phép tính gần đúng. Về cơ bản, nó có thể vi phạm sự bảo toàn từ thông, khiến bạn nhận được các cực dương. Vì vậy, bạn thực sự có thể tạo ra các hệ thống không ổn định bằng cách loại bỏ các số hạng điện cảm nhỏ. Thông thường, khi bạn thấy ai đó tính toán độ tự cảm, đó thực sự chỉ là một ước tính - hoặc họ đã thực hiện một số thao tác để biến nó thành một mô hình ổn định.

SE: Mô phỏng đó dựa trên quy tắc 80/20 hay 90/10?

Pileggi: Ngay cả đối với các gói mà chúng tôi có trước khi bắt đầu làm công việc đa chip, phân phối điện là RC, nhưng khi bạn chuyển nó thành một gói có nhiều lớp kim loại thì đó là LC. Chúng tôi gặp vấn đề tương tự trong 20 năm qua, nhưng những gì xảy ra đều được giải quyết bởi các kỹ sư giỏi. Họ áp dụng các phương pháp rất thận trọng để đảm bảo các con chip sẽ hoạt động.

SE: Vì vậy, bây giờ, khi bạn gộp nó vào các nút và gói nâng cao và loại bỏ tất cả số dư đó, bạn sẽ gặp phải những thách thức nghiêm trọng, phải không?

Pileggi: Đúng, và đó là lý do tại sao đây là thời điểm thích hợp để tôi chuyển sang sử dụng lưới điện.

SE: Tuy nhiên, lưới điện cho cộng đồng của chúng ta có một số vấn đề riêng, chẳng hạn như việc định vị và trộn dòng điện một chiều và xoay chiều cũng như một loạt các bộ biến tần.

Pileggi: Đó là một vấn đề hấp dẫn. Khi tôi mới bước chân vào lĩnh vực này, một sinh viên của tôi đã bắt đầu kể cho tôi nghe về cách họ thực hiện mô phỏng. Tôi nói, 'Chà, điều đó chẳng có ý nghĩa gì cả.' Tôi ngây thơ nghĩ nó giống như một mạch điện lớn, nhưng nó còn hơn thế nữa. Đó là một vấn đề rất thú vị để giải quyết. Chúng tôi đã phát triển rất nhiều công nghệ thực sự thú vị cho vấn đề đó. Với bộ biến tần, có toàn bộ vòng điều khiển. Không có quán tính như bạn có với những máy quay lớn chạy bằng than. Nhưng bạn có tất cả các thành phần này trên cùng một lưới. Làm thế nào lưới hoạt động linh hoạt là một vấn đề khó khăn.

SE: Điều đó cũng thay đổi theo thời tiết phải không? Bạn phải đối mặt với sự khác biệt lớn về nhiệt độ môi trường và đủ loại tiếng ồn.

Pileggi: Chắc chắn rồi. Trên thực tế, cách hoạt động của các đường này phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Điều đó ảnh hưởng đến khả năng chống chịu của đường truyền. Tần số rất thấp nhưng độ dài rất dài, vì vậy bạn gặp vấn đề tương tự, nhưng thậm chí còn hơn thế với năng lượng tái tạo. Có mặt trời, rồi có mây, rồi có mặt trời. Hoặc gió đổi hướng. Làm thế nào để bạn lưu trữ năng lượng để sử dụng sau này? Đó là nơi họ nói về những cục pin nặng trong lòng đất và những thứ tương tự. Thực hiện việc này với lưới cũ, giống như lưới chúng tôi có, là một thách thức. Tôi thà bắt đầu lại từ đầu còn hơn.

SE: Khi bạn bắt đầu làm việc trong lĩnh vực điện tử, có phải nó chủ yếu là lĩnh vực của một số công ty rất lớn với ngân sách nghiên cứu rất lớn không?

Pileggi: Đúng, và đây là lúc bạn thấy việc quản lý thực sự tạo ra sự khác biệt. Một số công ty trong số đó, như Westinghouse Research, có những cơ sở R&D đáng kinh ngạc này, nhưng họ không sử dụng chúng một cách hiệu quả, giống như tất cả các nghiên cứu về gali arsenide nơi tôi đang làm việc. Có vẻ như mỗi lần chúng tôi phát triển thứ gì đó để cải thiện thứ gì đó, ban quản lý không phải lúc nào cũng biết phải làm gì với nó. Tôi đã làm việc với một số người thông minh nhất mà tôi từng gặp, và họ đã từng làm việc trong các dự án như chiếc máy ảnh đầu tiên trong không gian, nhưng họ sống trong bóng tối. Không ai biết gì về công việc của họ, nhưng nó thật tuyệt vời.

SE: Một câu hỏi khác liên quan đến toán học. Có vẻ như bạn nổi tiếng là một người chơi poker rất giỏi. Hai thế giới này đã va chạm nhau như thế nào?

Pileggi: Tôi đang ở Las Vegas để tham dự một cuộc họp của DARPA và tôi được nghỉ một buổi chiều và có một giải đấu poker Texas Hold'em đang diễn ra. Tôi nghĩ nó sẽ rất thú vị nên tôi chơi bốn hoặc năm tiếng đồng hồ rồi bị loại và mất 100 đô la. Tuy nhiên, tôi đã bị thu hút bởi nó. Tôi quay lại Pittsburgh và thấy sòng bạc địa phương của chúng tôi đã mở phòng poker với các giải đấu. Tôi bắt đầu khá hơn, có lẽ vì tôi đã đọc khoảng 30 cuốn sách về chủ đề này. Càng chơi nhiều, bạn càng nhận ra rằng có rất nhiều tầng lớp trong vấn đề này. Cuối cùng, tôi đã chơi ở World Series ở Vegas, bởi vì nó giống như một thứ trong danh sách xô, và đó là lần đầu tiên tôi lọt vào ngày thứ hai của sự kiện chính. Điều đó tương đương với việc về đích trong top 40% trên sân. Khi tôi trở lại Pittsburgh, có sự kiện 'Đêm Poker ở Mỹ' tại sòng bạc. Có khoảng 300 người và một số chuyên gia. Tôi đã chơi ở đó và giành được vị trí đầu tiên. Đó là một ngày Thứ Bảy vào dịp Lễ Tạ ơn năm 2013. Chúng tôi chơi từ trưa cho đến tận sau nửa đêm, và sau đó bạn bắt đầu lại vào Chủ nhật. Chúng tôi chơi đến tận 5 giờ sáng

SE: Điều đó hẳn đã phải trả giá.

Pileggi: Đúng, bởi vì tôi đang chủ trì việc tìm kiếm trưởng bộ phận mới. Tôi đã lên lịch một cuộc họp vào sáng thứ Hai và không thể bỏ lỡ, vì vậy tôi đã gửi email cho mọi người để thông báo rằng tôi sẽ đến muộn một giờ và hỏi liệu họ có thể hoãn cuộc họp hay không. Tôi về nhà ăn gì đó, ngủ một tiếng rồi đến trường để bỏ phiếu cuối cùng. Họ hỏi, chuyện gì đã xảy ra? Tôi nói tôi đang tham gia một giải đấu poker. Họ tưởng tôi đang nói đùa. Nhưng sau đó họ nhìn thấy tôi trên TV. Tất cả các đài tin tức địa phương đều đưa tin như thế này, 'Giáo sư địa phương trốn học.' Tôi nhận được cuộc gọi từ một người mà tôi đã không nói chuyện trong 34 năm. Trưởng khoa của tôi nói rằng con trai ông ấy nghĩ ngành kỹ thuật thật ngu ngốc. Nhưng sau đó anh ấy phát hiện ra rằng kỹ sư này đã thắng giải đấu poker này và bây giờ anh ấy nghĩ rằng ngành kỹ thuật thực sự rất tuyệt.'

SE: Điều đó ảnh hưởng thế nào đến các lớp học kỹ thuật của bạn?

Pileggi: Tôi đã giới thiệu mình với một nhóm sinh viên ở đây hai năm trước khi tôi trở thành trưởng khoa và hỏi họ có câu hỏi gì không. Một cô gái trẻ giơ tay và nói: 'Được, bạn có thể dạy chúng tôi chơi bài poker được không?' Vì vậy bây giờ tôi tổ chức một buổi đào tạo poker với các sinh viên mỗi học kỳ một lần.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://semiengineering.com/latency-interconnects-and-poker/