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为芯片节能 五种降低未来IC功耗的技术

2014-05-16 15:33
瑾年Invader
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  这种技术不仅能提升性能,还能使功耗降低到19W,相形之下,传统的PCB解决方案功耗还高达112W。另外一种前端技术是使用光学收发器。例如,IBM公司的Power7超级电脑使用从传统光学元件产生的板载光子互连。未来的芯片很可能使用Kotura公司和其它公司提供的专用光学解决方案,将光子功能转移到能够附加处理器与记忆体芯片的微型光学芯片上。

  “我们的低功耗硅锗元件整合了透镜、滤波器、调变器以及你需要的所有其它光学元件于单颗芯片上。”Kotura公司行销副总裁ArlonMartin指出。

  Kotura公司的硅光子制程使其得以将大约香烟盒大小约1万美元的传统光学收发器单元整合进最新款iPhone大小的500美元封装中,使用的功耗更低4至20倍。Kotura公司还展示该公司的SiGe收发器可透过堆叠式CMOS芯片间的气隙传送光学讯号,最终在堆叠芯片之间形成一个高速、低功耗的光学资料通道,适用于代替PCB走线。

  试用新材料

  采用更高迁移率的材料也能降低功耗。例如在标准CMOS产品线中已经加进了磁性材料,而像碳纳米管和石墨烯等‘神奇’的材料也开始浮出台面。

  为了以铁电RAM(FRAM)制造嵌入式微控制器,TI在CMOS产品线中增加了磁性材料。从RamtronInternational公司获得授权的FRAM比起快闪记忆体更方便,因为它们既具有非挥发性,还支援随机存取。

  “与快闪记忆体相较,我们非挥发性的FRAM在读写能耗方面更高效。”TI无线事业部CTOBaherHaroun指出。

  Enpirion公司也在其CMOS产品线中导入磁性材料,并计划于2012年开始为其电源管理芯片制造整合型电感与变压器。目前,电感和变压器还无法更经济地整合在必须于高频作业的芯片上,但Enpirion公司专有的磁性材料已经着眼于解决这方面的问题。

  “我们已经整合了不同的金属合金,使我们的磁性材料可在很高的频率下执行作业,同时还能保持高能效。”Enpirion公司的Lotfi透露。

  与此同时,SemiconductorResearch公司最近资助了IBM和美国哥伦比亚大学共同进行的一项研究计划──将电感整合于处理器上。该公司声称能透过芯片稳压功能在奈秒级时间内调节供电电压,实现工作负载匹配,因而使能耗降幅高达20%。

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