211service.com
Transistors met laag vermogen kunnen de levensduur van draagbare computerbatterijen verlengen
Een nieuwe manier om chips te ontwerpen zou een van de grootste problemen kunnen oplossen waarmee draagbare computers zoals Google Glass en het slimme horloge van Samsung worden geconfronteerd: hun batterijen moeten over het algemeen elke dag worden opgeladen.
Efficiëntie binnen: Deze Fujitsu-chip voor het verwerken van afbeeldingen in digitale camera's is de eerste in productie die is gebaseerd op een nieuw transistorontwerp dat aanzienlijke energiebesparingen biedt.
Het nieuwe ontwerp komt van: SuVolta , dat sinds 2006 werkt aan het drastisch verbeteren van de energie-efficiëntie van transistors, het fundamentele onderdeel van computerchips. Het bedrijf heeft $ 62 miljoen aan durfkapitaal ontvangen. Op de industrieconferentie Warme Chips SuVolta toonde vorige maand in Californië resultaten van een experiment waarbij zijn technologie werd gebruikt om een versie van een bestaande chip te maken. De versie van SuVolta verbruikte de helft van het vermogen van het origineel terwijl hij op dezelfde snelheid liep. Het zou 35 procent sneller kunnen werken dan de conventionele chip bij hetzelfde stroomverbruik.
De technologie van SuVolta is niet geschikt voor het maken van zeer krachtige processors, maar de chief technology officer van het bedrijf, Scott Thompson, zegt dat het een goede match is met de op batterijen werkende computers die tegenwoordig het populairst zijn. Computing gaat niet langer over het maken van $ 200 CPU's, zegt Thompson, verwijzend naar de processors in het hart van traditionele pc's. Het gaat om ongeveer $ 100 mobiele telefoons en draagbare apparaten.
De chip die een upgrade kreeg van SuVolta was de Cortex M0, ontworpen door ARM Holdings, wiens ontwerpen de processors ondersteunen die in de meeste mobiele apparaten worden gebruikt, waaronder die van Apple en Samsung (zie Moore's Law Is Becoming Irrelevant). De M0 is een eenvoudige chip die door ARM wordt gebruikt als benchmark om het potentieel voor krachtigere ontwerpen te testen, zegt SuVolta's senior director of digital design, David Kidd, die het M0-experiment leidde.
SuVolta zegt samen te werken met chipmaker United Microelectronics, gevestigd in Taiwan, aan een productieproces dat kan worden gebruikt voor mobiele chips. En vorige week, Fujitsu aangekondigd dat het is begonnen met de massaproductie van een beeldverwerkingschip bestemd voor digitale camera's met behulp van SuVolta's technologie. Thompson zegt dat zijn bedrijf nog vier andere niet nader genoemde samenwerkingsverbanden heeft met chipfabrikanten.
De technologie van SuVolta bespaart energie door de variabiliteit in de prestaties van verschillende transistors op dezelfde chip te verminderen. De variaties komen voort uit kleine fluctuaties in het materiaal waarvan een chip is gemaakt en zorgen ervoor dat sommige transistors hogere spanningen nodig hebben dan andere om goed te kunnen werken. Dat verspilt stroom omdat de algehele spanning van een chip op een niveau moet worden ingesteld dat hoog genoeg is om alle transistors te laten werken, waardoor velen meer krijgen dan ze nodig hebben.
Het ontwerp van SuVolta vermindert de variatie tussen transistoren door het kanaal van een transistor aan te passen, wat de stroomtoevoer toelaat of blokkeert wanneer een transistor in- en uitschakelt. Door sporen van verbindingen toe te voegen die de elektrische eigenschappen van silicium aanpassen, splitst SuVolta het kanaal van een transistor in drie lagen. Het elektrische samenspel van die drie lagen maakt transistoren grotendeels bestand tegen de oorzaken van variatie in de spanningen die ze nodig hebben om te werken.
Het nieuwe transistorontwerp van SuVolta kan worden gemaakt door bestaande productielijnen zonder grote veranderingen. Dat staat in contrast met een complexer 3D-transistorontwerp, de FinFET genaamd, ontwikkeld door Intel en ook overgenomen door zijn concurrenten (zie 3D-transistors). Chipfabricagefabrieken hebben grote aanpassingen nodig om met die technologie om te gaan.
De technologie van SuVolta zal de prestaties echter niet zoveel verbeteren als FinFET-transistoren. Mike Demler, een analist bij de Linley Group, een onderzoeksbureau voor halfgeleiders, is van mening dat dit de opmars van de technologie van SuVolta op mobiele apparaten zal beperken. De transistor zal werken, maar je krijgt altijd een langzamere schakeling in vergelijking met FinFET's, zegt hij.
Thompson van SuVolta werpt tegen dat er nog steeds geen mobiele telefoons op de markt zijn met op FinFET gebaseerde chips en dat het nog lang zal duren voordat ze verschijnen in andere, snelgroeiende gebieden van mobiel en compact computergebruik. Niemand heeft het over het gebruik van FinFET's in de smartwatch-apparaten die onlangs zijn aangekondigd door Samsung en Qualcomm, of voor het internet der dingen, zegt hij.