211service.com
Intel Prototypes Low-Power Circuits
Hoe kleiner een siliciumtransistor wordt, hoe meer elektronen hij lekt. Dat kan onbetrouwbare, batterijverslindende chips betekenen. Onderzoekers van Intel hebben een manier gevonden om het probleem aan te pakken dat de sterke voorkeur van de industrie voor precisie ondermijnt. De prototype-chip van het bedrijf werkt in een energiezuinige, maar foutgevoelige modus, maar detecteert en corrigeert zijn fouten. Onderzoekers hebben ontdekt dat deze aanpak 37 procent energie bespaart in vergelijking met hardlopen in de conventionele modus zonder prestatieverlies.
Fouthersteller: Deze prototype-chip die wordt getest bij Intel Labs, bevat foutcorrectiecircuits waarmee hij op lage spanningen kan werken om stroom te besparen.
Een manier om betere prestaties te garanderen, zelfs als transistors kleiner en lekkender worden, is om ze altijd op een relatief hoge spanning te laten werken. De meeste microprocessors van tegenwoordig zijn ontworpen om te werken op een niveau dat een soort worstcasescenario vertegenwoordigt, zegt Wen-Hann Wang , directeur circuits en systeemonderzoek bij Intel en vice-president van Intel Labs in Hillsboro, Oregon. Maar het komt zelden voor dat een gebruiker zoveel dingen tegelijk doet, bijvoorbeeld een game met veel graphics spelen, video uploaden naar Facebook en surfen op het web, dat de microprocessor in het hoogste bereik moet werken.
En de high-voltage, high-performance ontwerpstrategie wordt een probleem voor mobiele apparaten, waar de levensduur van de batterij belangrijk is. Een manier om de levensduur van de batterij te verlengen, is door de chip op een lagere spanning te laten werken, maar dit leidt tot fouten.
Wanneer een circuit op een lage spanning werkt, maakt het systeem lawaai, zegt Wang. Circuits die op lage spanning draaien, zijn bijzonder kwetsbaar voor temperatuurschommelingen en voor een fenomeen dat spanningsdaling wordt genoemd: een laag niveau elektrische stroom door miljarden transistors tegelijkertijd laten lopen is als een douche nemen terwijl de wasmachine en de vaatwasser aan staan. Net zoals dit zware waterverbruik een daling van de waterdruk kan veroorzaken, kan het uitvoeren van veel bewerkingen op lage spanning plotselinge stroomdalingen door een individuele transistor veroorzaken, en dit kan tot fouten leiden. Een andere bron van fouten die een groter probleem wordt bij lage spanningen, zijn inconsistenties die ontstaan naarmate een chip ouder wordt.
Deze fouten zijn zeldzaam, maar significant. Ze kunnen er bijvoorbeeld toe leiden dat een afbeelding vastloopt terwijl deze wordt weergegeven, waardoor de gebruiker wordt gedwongen het proces opnieuw te starten. Om het hoofd te bieden aan de fouten die optreden bij het werken op lage spanning, ontwikkelt Intel een strategie die het bedrijf veerkrachtige circuits noemt. Je weet niet hoe dingen zullen variëren en in welke circuits fouten zullen optreden, zegt Wang. Maar als je je er geen zorgen over maakt, komt het meestal wel goed.
De prototypechip van het bedrijf is gebaseerd op de transistors van 45 nanometer in zijn huidige producten, maar bevat veerkrachtige circuits. De chip werkt op lage spanning en wanneer een foutdetectiecircuit een probleem detecteert, wordt de berekening opnieuw uitgevoerd op hoogspanning om het te corrigeren. Als je een fout moet corrigeren en een proces langzamer opnieuw moet uitvoeren, is er een kleine boete, zegt Wang. Maar over het algemeen krijg je een enorm rendement. Tests in het lab hebben aangetoond dat de chip ofwel 37 procent kan besparen op stroomverbruik, of 21 procent sneller kan werken bij een bepaald vermogen.
Ze duwen het zo dicht mogelijk bij de gevarenzone, en soms gaat het mis, en ze corrigeren het, wat heel slim is, zegt Krishna Palm , hoogleraar informatica aan de Rice University in Houston. Het aantal keren dat u dat doet, zou maar heel weinig moeten zijn. Deze strategie is al tientallen jaren ontwikkeld door wiskundigen, maar volgens Palem lijkt Intel het enige bedrijf te zijn dat circuits test die volgens deze principes werken in de context van een product. Palem ontwikkelt computerstrategieën met laag voltage en laag vermogen die nog meer laissez-faire zijn wat betreft fouten. Sommige van deze fouten, als ze worden gemaakt in berekeningen die niet kritisch zijn (zoals een berekening die een niet-detecteerbare vervorming in een afbeelding veroorzaakt maar deze niet bevriest), hoeven niet te worden gecorrigeerd. Palem gelooft dat een combinatie van zijn techniek met Intel's veerkrachtige circuits chips zou kunnen helpen om nog meer stroom te besparen.
Intel zou niet bekendmaken wanneer het veerkrachtige circuits in zijn producten zal opnemen. De volgende generatie mobiele processors, die over een paar maanden op de markt komt en gebaseerd is op 45-nanometertransistors, zal deze foutdetectiestrategie niet gebruiken. Maar foutgenererende lekkage wordt een groter probleem naarmate transistors krimpen, dus zoiets als circuitbestendigheid kan de komende jaren een noodzaak worden. Het zal pas echt zichtbaar worden op het niveau van 20 nanometer, zegt Palem.