211service.com
Herprogrammeerbare chips kunnen directe upgrades van gadgets mogelijk maken
Veroudering is de vloek van elektronica: zodra je een gadget hebt gekocht, is de hardware verouderd. Een nieuw, goedkoop type microchip dat zijn ontwerp on-the-fly kan herschikken, zou daar verandering in kunnen brengen. De logische poorten op de chip kunnen opnieuw worden geconfigureerd om een verbeterd ontwerp te implementeren zodra het beschikbaar komt - het hardware-equivalent van de software-upgrades die vaak naar gadgets zoals telefoons worden gepusht.
Herprogrammeerbaar: Deze chip kan opnieuw worden geconfigureerd om nieuwe ontwerpen te implementeren, waardoor de hardware van het apparaat kan worden geüpgraded.
De nieuwe chips - gemaakt door een startup genaamd Tafel -zijn een goedkopere, krachtigere concurrent van een bestaand type herprogrammeerbare chip die bekend staat als een veldprogrammeerbare poortarray (FPGA). FPGA's worden soms geleverd in afgewerkte apparaten, terwijl dat goedkoper is dan het bouwen van een nieuwe chip – meestal dingen die duur zijn en in lage volumes worden verkocht, zoals CT-scanners. Vaker bieden FPGA's eenvoudigweg een manier om een ontwerp te prototypen voordat een conventionele vaste microchip wordt gemaakt.
Als programmeerbare chips krachtiger en goedkoper zouden zijn, zouden ze op meer apparaten en op creatievere manieren kunnen worden gebruikt, zegt Steve Teig, oprichter en chief technology officer van Tabula. Het herprogrammeerbare ontwerp van zijn bedrijf is aanzienlijk kleiner dan dat van een FPGA. FPGA's zijn erg duur omdat het grote stukken silicium zijn, zegt Teig, en silicium [wafer] kost ongeveer $ 1 miljard per acre. De tijd die signalen nodig hebben om het relatief grote oppervlak van een FPGA te doorkruisen, beperkt ook de prestaties, zegt hij.
Het is alsof je in een heel groot gebouw van één verdieping bent - de kilometerslange gangen vertragen je, zegt hij. Net als bij een gebouw helpt het op elkaar stapelen van circuitlagen door een kortere weg tussen verdiepingen te bieden, zegt Teig. Maar helaas is de technologie die nodig is om gestapelde 3D-chips te bouwen nog steeds beperkt tot onderzoekslaboratoria. In plaats daarvan vond Teig een manier om een chip met slechts één niveau te laten werken alsof het acht verschillende stapels waren.
Stel je voor dat je in een gebouw de lift in liep en weer naar buiten liep, en dat ik het meubilair snel herschikte terwijl jij daar was, zegt Teig. Je zou niet kunnen zeggen dat je niet op een andere verdieping was. De chips van Tabula voeren dezelfde truc uit op de gegevens die ze verwerken, en schakelen tussen maximaal acht verschillende lay-outs met maximaal 1,6 miljard keer per seconde (1,6 Gigahertz). Signalen op de chip komen die verschillende ontwerpen beurtelings tegen, alsof ze een niveau hoger op een andere chip springen. Door zijn gedrag is ons [ontwerp] niet te onderscheiden van een stapel chips, zegt Teig, die de virtuele chiplagen folds noemt.
Dat levert snelheidsvoordelen op, omdat signalen niet ver over het oppervlak van een chip hoeven te reizen om een nieuw deel van het circuit te bereiken, zoals op een FPGA. Wanneer de chip een nieuwe vouw laadt, verschijnt er een nieuwe schakeling in plaats van de oude. Teig schat dat de voetafdruk van een Tabula-chip minder is dan een derde van een equivalente FPGA, waardoor het vijf keer goedkoper is om te maken, terwijl het meer dan het dubbele van de dichtheid van logica en ongeveer vier keer de prestaties levert.
Net als bij FPGA's bevatten de chips van Tabula arrays van veel identieke basisbouwstenen die kunnen worden geprogrammeerd om elke logische functie te implementeren. Een geheugenopslag op de chip beheert de verschillende configuraties die de chip doorloopt.
De aanpak van Teig is logisch, zegt Andre DeHon , die aan de Universiteit van Pennsylvania onderzoek doet naar herconfigureerbare hardware en zelf met soortgelijke ontwerpen heeft geëxperimenteerd. Het grootste deel van het gebied op een FPGA-chip bestaat uit de bedrading die nodig is om de elementen met elkaar te verbinden die het werk doen, zegt hij. Dit nieuwe type ontwerp kan sneller werken en vermijdt dat onderdelen gewoon daar blijven zitten terwijl signalen over lange paden lopen.
Tabula zou herconfigureerbaar silicium kunnen pushen om conventionele, vaste ontwerpchips op meer plaatsen te vervangen, zegt DeHon. Het maken van een chip op maat vereist een garantie van een paar miljoen eenheden, zegt DeHon, en dus een initiële kostprijs van enkele miljoenen dollars. Het is een kwestie van het kruispunt tussen de kosten daarvan en de kosten van herconfigureerbare technologie verplaatsen.
Door de herconfigureerbare benadering goedkoper te maken, kan zelfs consumentenelektronica worden geleverd met programmeerbare chips, waardoor ze kunnen worden geüpgraded met nieuwe ontwerpaanpassingen. Die benadering wordt momenteel alleen gebruikt in sommige dure apparatuur, zoals basisstations voor mobiele telefoons. Sony zou kunnen zeggen: 'kijk naar wat onze concurrent Toshiba deed', en de chips in hun tv's upgraden om nieuwe functies te bieden, zegt Teig. De toegang tot digitale camera's of tv's is zeker binnen handbereik.
Rich Wawzyrniak, die FPGA's en gerelateerde technologie volgt voor analistenbureau Semico-onderzoek , wijst erop dat er beperkingen zijn aan deze benadering. Het stroomverbruik van deze apparaten is relatief hoog, en waarschijnlijk te veel voor een apparaat als een telefoon, zegt hij.
Maar uiteindelijk, zegt DeHon, zouden herconfigureerbare chips hun ontwerp nog vaker moeten veranderen, en hun werking moeten aanpassen aan de taak in een mix van software en hardware. Deze dingen zijn echt platforms die elke berekening kunnen uitvoeren. De grote visie is dat we een manier bedenken om de code van een programma aan de chip toe te wijzen wanneer deze wordt uitgevoerd.