2015 年底，蘋果手機爆出「晶片門事件」，同樣產品分別採用台積電和三星生產的應用處理器，在耗電、效能、散熱等項目上，都有不同的差異，這一事件，讓消費者開始正視 3C 產品如何能兼具低功耗與高效能的產品品質。
要馬兒跑得快又要馬兒吃得少，就是目前晶片設計的困境，更不妙的是，目前晶片設計流程越來越複雜，開發時程動輒一年半，如果設計的晶片在投產之後，才發現有過熱、耗電等瑕疵，必須重新設計，等於這一年半的投資心血都付諸流水。
▲功耗與熱感知電子系統層級平台技術，將成為台灣晶片設計業的神兵利器，（圖片來源：工研院）。
「有沒有可能在設計初期就提供全系統功率與熱模擬環境，讓廠商減少風險？」這個靈光一現的想法，成為工研院「功耗與熱感知電子系統層級平台技術」的關鍵突破口！工研院資訊與通訊研究所嵌入式系統與晶片技術組組長吳文慶表示：「預先透過平台模擬、驗證，就能知道晶片應用於系統中會遭遇什麼問題，」透過此系統分析模擬平台，晶片設計可快速建模，驗證時程由原本的三至六個月以上，縮短到一個月，而模擬的精準與速度，也獲得國際肯定，榮獲 2017 全球百大科技研發獎。
工研院資通所嵌入式系統與晶片技術組副組長盧俊銘表示，一支手機如果將來的使用情境是聽音樂、玩遊戲、播放影片、上網或拍照等，手機晶片在開發過程中便應該針對這些使用情境進行檢驗與把關，確保晶片在功能、性能、耗能等方面能夠滿足使用需求。要做到這一點，就必須提高晶片設計驗證的層級，才能在合理的時間內，由軟體應用的角度完成晶片驗證，這其中的挑戰是模擬速度與精確度。
「耗電與過熱」是近年晶片設計關注的重點，因此研究團隊將功率與熱的模擬放入系統，透過此平台，可了解晶片中不同區塊在各種應用情境下的耗電與散熱情況。舉例來說，如果設計者想知道晶片未來在手機上進行 3D 繪圖遊戲時會不會過熱，可以運用此平台進行模擬，以瞭解在設定的使用情境下晶片運行時的表面溫度，甚至還能知道晶片熱點（Hotspot）所在的位置與發生的時機，大幅改善了晶片設計與驗證的效率。
「即便是模擬一個簡單的應用情境，例如播放一秒鐘的影片，對設計者來說都是相當大的挑戰，因為晶片模擬的時間單位是奈秒（nanosecond），兩者之間相差了十的九次方（1 秒= 109 奈秒）。這在過去需要耗時數個月的模擬時間，現在使用此平台僅需半天，速度提升了 200 倍。同時，工研院團隊自主研發的專利技術，還能提升整體精確度至 90％ 以上。」
功耗與熱感知電子系統層級平台技術，降低了晶片開發的風險與時程，尤其物聯網時代來臨，萬物都需要植入晶片，市場上對晶片需求與晶片複雜度都將大幅躍進，晶片設計業的速度與產品品質，是未來的決勝關鍵。工研院的功耗與熱感知電子系統層級平台技術，為台灣晶片設計業增添神兵利器，市場潛力可期。
（首圖來源：Shutterstock）
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