华为海思 DVFS(动态电压频率调整)技术面临着多方面的挑战,具体如下:
设计复杂性
- 时序收敛困难:在 65nm 以下的先进工艺中,电压切换时需要保证电路延迟在时钟周期内,同时还要考虑工艺角(PVT)变化的影响,这增加了芯片设计的难度和复杂性。
- 多域协同问题:在多核处理器中,全局 DVFS 和局部 DVFS 可能会产生冲突,例如可能导致缓存一致性协议延迟增加,影响系统性能和稳定性。
性能与稳定性权衡
- QoS 下降风险:过度降低频率可能导致任务延迟,影响服务质量。例如,DRAM 频率切换可能引发显示错误或相机图像失真等问题。
- 瞬态响应问题:电压调节存在延迟,一般为 30-150µs,这可能会影响实时任务的调度。虽然可以采用预升压策略,但这又会增加设计的复杂性和功耗。
工艺限制
- 漏电流影响:在 22nm 以下的 FinFET 工艺中,静态功耗占比提升,这使得 DVFS 的节能效果减弱,需要采取额外的措施来管理漏电流。
- 传感器精度问题:目前国产传感器暂无法满足 10mV 级调节需求,依赖进口 IP,这不仅增加了成本,还可能面临供应链风险。
负载预测与算法优化
- 动态负载预测精度不足:在异构多核系统中,动态负载分布不均会导致局部过热和全局性能下降。例如,在自动驾驶场景中,视觉处理核与控制核的并行计算需求差异显著,传统固定 DVFS 策略难以满足实时性要求。而且,当前动态负载预测误差率较高,超过 15%,错误预测可能导致频繁切换,增加能耗。
- 跨核协同效率低下:多核处理器中不同核心的工作负载和性能需求各不相同,要实现高效的跨核协同 DVFS 难度较大。例如,当一个核心运行在低频且访问共享资源,而另一个核心运行在高频也访问该共享资源时,可能会导致后者出现延迟或停顿,影响整体性能。
粒度问题
- DVFS 调整的粒度如果太大,可能无法及时响应快速变化的工作负载,从而减少了控制功耗的机会;而更小的粒度虽然可以提供更精确的功耗管理,但在实际实现中可能会增加硬件复杂性和功耗。





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