Une nouvelle querelle de chapelle, comme seul le secteur de la CAO en a le secret, est en train de naître concernant la manière d'annoter les informations liées à la consommation au sein des fichiers de conception et de vérification, du code RTL jusqu'à la réalisation du circuit. L'histoire débute au début de l'année 2006, lorsque Cadence décide de lancer le groupe de travail Power Forward Initiative, dont l'objectif est de promouvoir une spécification ouverte dédiée à l'annotation des informations liées à la consommation d'un circuit. L'idée, à l'instar de ce qui se pratique depuis longtemps pour l'expression des délais avec les fichiers de contraintes au format SDF (Standard delay format) devenu un standard de facto, est de rassembler dans un seul fichier, à l'aide de scripts écrits dans un langage proche du langage Tcl (1), toutes les contraintes d'un design concernant la consommation d'un circuit (figure 1). A l'époque, Cadence, qui prévoyait une publication des premières spécifications du CPF (Common power format) en 2007 et une normalisation auprès de l'IEEE en 2008, rassemblait dans son sillage les sociétés AMD, Applied Materials, Arm, ATI Technologies, Freescale, Fujitsu, Nec et Taïwan Semi-conductor. Des esprits « avisés » avaient, à l'époque, relevé que, parmi ce groupe composé de grands utilisateurs et de fabricants de circuits, il n'existait aucun autre fournisseur d'outils de CAO. Un léger soupçon d'hégémonisme du numéro un mondial du domaine sur ce standard planait donc dès le début de cette initiative.

Et ce qui devait arriver arriva. Dès le mois de juillet 2006, au cours de la Dac qui se tenait à San Francisco, une seconde initiative, concernant exactement le même sujet, voyait le jour. Sous l'impulsion de deux grands utilisateurs, Nokia et Texas Instruments, un groupe dans lequel on trouve, ô surprise, les sociétés de CAO Synopsys, Magma et Mentor Graphics, associées à STMicrolectronics et Philips, lançait une initiative concurrente. Avec la volonté de contrer Cadence en proposant, à l'en croire, un format « réellement » ouvert et rapidement utilisable par la communauté des développeurs. Et ce assuré du concours, pour la partie écriture et gestion des spécifications, de l'organisme de normalisation Accelera. Les ferments d'une guerre des formats étaient donc réunis.

Cependant, comme aucun travail de normalisation n'avait été encore réellement engagé, l'organisme Si2 (Silicon initiative integration) décidait de jouer les messieurs bons offices en organisant un meeting commun entre les belligérants. Réunion qui s'est tenue en octobre dernier à San José aux Etats-Unis.

Entre-temps, Cadence, soucieux de répondre aux critiques de la communauté concernant le manque d'ouverture de son format et sur la lenteur du calendrier proposé, annonçait le ralliement à son projet des sociétés de CAO Sequence Design, Calypto et Golden Technology, et la fourniture à l'IEEE des spécifications du CPF dès le début 2007. Dans le même temps, l'organisme Accelera formalisait l'initiative d'un standard alternatif au CPF, en proposant le format UPF (Unified power format) avec, contrairement au fonctionnement de l'IEEE qui reçoit des spécifications complètes, la prise en compte de donations issues de plusieurs membres participants.

Ainsi, Mentor Graphics proposait une méthodologie complète de spécifications des intentions du concepteur en termes de consommation du circuit. Basée sur un fichier Ascii, cette approche assure la capture des données liées aux îlots de puissance, aux domaines de tensions, aux réseaux de contrôle des rails d'alimentation et à des fonctionnalités spécifiques, comme les techniques de coupures d'alimentation. De son côté, Synopsys annonçait officiellement la donation de ses technologies d'annotation de commandes de la consommation d'un circuit, de construction en System Verilog et VHDL concernant le contrôle de la consommation, ainsi que le format open source SAIF (Switching activity interchange format). Enfin, Magma suivait le mouvement en fournissant des spécifications pour les contraintes de basse consommation au niveau de la synthèse physique, de la modélisation des bibliothèques de cellules, des techniques de DFT (Design for test) et pour les ATPG (Automatic test pattern generation).

Chacun ayant fourbi ses armes, l'organisme Si2 annonçait, lors de la réunion du 5 octobre dernier, la création de la Low Power Coalition (LPC), dont l'objectif affiché était de réunir les deux camps dans une structure de discussion ad hoc, afin d'éviter le lancement irréversible de deux voies de normalisation divergentes. Au-delà, la volonté de la LPC était d'élargir l'objectif de l'écriture d'un standard d'annotations des contraintes de la consommation à d'autres problématiques, comme les bibliothèques de cellules basse consommation, les extensions au modèle de la base de données Open Access pour la consommation, la propriété intellectuelle des blocs de données, etc. Avec la volonté de travailler avec l'organisme Accelera, l'IEEE et le consortium Spirit.

Aussitôt, Cadence annonçait son adhésion à cette initiative et, dans la foulée, proposait de rendre publiques les spécifications du format CPF au sein de la LPC, sous l'égide du Si2. Seul problème, Cadence, toujours déterminé à porter son idée de fichiers unique pour l'ensemble du flot de conception, du RTL jusqu'au fichier GDSII, vers l'IEEE, ne souhaitait toujours pas que ce format, accessible en lecture seule par les membres de la LPC, soit un contributeur parmi d'autres à l'initiative UPF. D'où les critiques récurrentes des concurrents de Cadence vis-à-vis du format CPF jugé non suffisamment ouvert pour être acceptable par tous.

Après une fin d'année relativement calme, les choses se sont accélérées début 2007. En effet, après avoir fait la donation à la LPC d'un format du CPF amélioré grâce aux remontées de terrain des membres de la Power Forward Initiative, Cadence fournissait aussi le code source du parser (2) adapté au CPF, ouvrant ainsi la porte à l'utilisation concrète de ce format dans un flot de conception. D'ailleurs, quelques jours plus tard, en janvier dernier, la même société annonçait le support de la version 1.0 du CPF, approuvée par la LPC, sur ses outils de conception (famille Logic Design Team), sur une partie de ses outils de vérification (famille Incisive), à l'exception de l'outil d'analyse statique à base de preuve formelle (Incisive Formal Verifier) et sur sa plate-forme d'implantation physique Encounter.

Sur la partie design, cette version du CPF permet notamment aux concepteurs de décrire les îlots de puissance et les différents domaines de tension, et de spécifier les techniques classiques de gestion de la basse consommation comme le clock-gating, les coupures d'alimentation, les cellules à multiples seuils de tension, etc. Côté implantation logique, la lecture des fichiers CPF assure la conduite de scénarios d'exploration de différentes techniques de gestion de la consommation et autorise la création de différents modes de tests. Enfin, côté synthèse physique, l'apport de la lecture des fichiers CPF permet une implantation contrôlée des différents domaines de tension. Il s'agit donc d'un effort important qui touche l'ensemble du flot de conception (figure 2), et qui, selon Cadence, devrait faciliter le travail des concepteurs en réduisant les erreurs liées à l'annotation manuelle des contraintes liées à la gestion de la consommation.

Pendant ce temps, l'organisme Accelera ne perdait pas de temps et, à partir des donations de Mentor, Synopsys et Magma, annonçait en février dernier la version 1.0 du format UPF, avec finalement une approche similaire à celle du CPF. C'est-à-dire l'utilisation de scripts écrits en langage Tcl qui respecte le code RTL d'origine, sans le modifier (figure 3). C'est-à-dire avec l'idée que tout ce qui est défini dans le format UPF existe déjà dans la hiérarchie logique du design.

Les deux standards étant accessibles publiquement, notamment au sein de la LPC, il était alors possible de les comparer. Ainsi, lors d'un panel organisé lors de la manifestation DVCon en février dernier, Gary Delp, ingénieur émérite chez LSI Logic, reconnaissait « qu'il existait plus de similitudes que de différences entre les deux formats, qu'ils étaient efficaces mais tous deux incomplets, car ce que couvrait l'un était généralement absent sur l'autre, et réciproquement ». De plus, soulignait Gary Delp, « dans les deux formats, il est nécessaire d'améliorer le modèle de rétention et la partie réutilisation des blocs IP doit être définie ».

Cependant, malgré ces commentaires, à ce stade, la communauté des développeurs avait encore bon espoir que la convergence entre les deux groupes de travail, objectif soutenu ardemment par l'organisme Si2, via la coalition LPC, était envisageable. Mais tout s'est brutalement dégradé le mois dernier, lorsque Magma a annoncé officiellement qu'il se prémunissait contre de possibles violations de ses propres brevets, lors de l'adoption par de futurs utilisateurs du format CPF. Selon Magma, l'impact de l'implantation du CPF pourrait entrer en conflit avec des brevets lui appartenant, notamment en ce qui concerne le traitement des domaines à multiples niveaux de tension.

Bien que Magma se défende de vouloir « bloquer » le format CPF par des voies judiciaires, la position de la société assombrit l'avenir de ce format, et met Cadence sous pression. La position de Magma met aussi en lumière le problème des droits de ces formats. En effet, l'UPF est formé à partir de six ou sept sources différentes, alors que le CPF est entièrement issu des travaux de Cadence. Or, à la question « à qui appartient le CPF ? » , la réponse est loin d'être simple. Car Cadence détient un copyright sur la version 1.0 du CPF et, dans le même temps, le Si2 doit avoir l'aval des dix-sept membres de la Low Power Coalition (de laquelle Magma s'est retirée) et à laquelle appartient Cadence pour passer cette spécification à l'IEEE.

Aujourd'hui, il est clair pour la plupart des acteurs engagés dans cette histoire mouvementée où chacun défend ses intérêts bien compris, avant de vouloir réellement oeuvrer pour un standard utile aux utilisateurs, qu'il ne pourra pas y avoir à moyen terme un standard unique pour la gestion des données de consommation dans un flot de conception. Une des solutions envisagées était que l'IEEE, qui a créé un groupe de travail spécifique sur cette question, baptisé IEEE P801, joue ce rôle de convergence entre les formats UPF et CPF. Mais cette voie a d'ores et déjà du plomb dans l'aile, Cadence accusant ouvertement l'IEEE de s'appuyer uniquement sur les spécifications de l'UPF pour ses travaux de normalisation. Cadence préfère, en effet, que les travaux sur la convergence UPF/CPF se passe sous la houlette du LPC, avant que l'IEEE ne fasse son travail.

Le côté positif de cette histoire est que les utilisateurs vont tout de même tirer profit de ces initiatives et de l'intense activité relative à l'écriture des spécifications, grâce à leurs fournisseurs habituels qui vont implanter l'un ou l'autre des formats dans leurs flots. Ainsi, Synopsys, à l'instar de Cadence avec le CPF, annonce qu'il va implanter, dans la seconde moitié de l'année 2007, le format UPF au sein de ses outils de vérification (plate-forme Discovery), d'implantation (plate-forme Galaxy) et dans ses bibliothèques de propriété intellectuelle (Design ware IP). Enfin, on peut signaler que, jusqu'à présent, les travaux d'annotation d'un fichier pour les questions de consommation ne portent que sur le code RTL et les fichiers de vérification et d'implantation physique de circuits logiques, délaissant l'analyse des conceptions au niveau système et le design de circuits analogiques.

(1) Tcl est un langage de commande (script shell) interprété, efficace pour écrire des scripts, c'est-à-dire des enchaînements d'actions, de traitements, d'exécution de programmes, etc. (2) Un parser est un analyseur de syntaxe, présenté sous la forme d'un algorithme ou d'un programme exécutable, qui détermine la structure grammaticale d'une phrase, d'un code ou d'une suite de symboles d'un langage.