產業界的大數據處理、平板電腦等移動應用愈發重要,對于微
處理器的高性能化和低功耗化的要求也節節攀升。而另一方面,單純依靠微細化提高性能、降低功耗已經變得困難,從電路到軟件,再到封裝,
處理器行業正在通過匯集多方技術,著手解決這個問題。
處理器高性能化的方向之一是提高時鐘頻率。原因是在需要優化計算等復雜處理的用途中,因為并行度較低,多核并行處理有時效果不佳。而提高時鐘頻率存在的問題,則是耗電和對PVT變化的抗擾性變差。
作為解決這一問題的技術,美國IBM公司發布了基于共振電路技術的大規模全局時鐘網絡技術(演講序號C23-5)。在共振時鐘電路中,配置與時鐘網絡的寄
生電容并聯的電感器,構成共振電路。此時,配合共振電路的振動,通過利用時鐘脈沖提高時鐘的電位,可以減少時鐘供給系統的功率。
提高能源效率需要高Q值的LC電路,這在過去需要使用大面積的電感器。而此次發表的成果通過采用雙層電感器,以較小的面積,實現了高Q值。而且通過采用可編程延遲電路,提高了抗擾性。
該公司的“IBM z13”微
處理器采用17層金屬布線的22nm工藝high-k CMOS SOI技術。集成了8個
處理器內核和40億個晶體管。在
5G~5.
5GHz的頻域,最終階段時鐘網格的功率,比不使用共振時降低了50%。
英特爾發布移動用14nm工藝
處理器 美國
英特爾公司發布了移動設備用
處理器“第5代酷睿M
處理器(代碼:Broadwell)”的低功耗化技術。從處理技術到軟件,通過綜合改進,圖形性能最大提高60%,
芯片的總功耗(TDP)降低到了過去的40%。
14nm三柵工藝技術實現了面向移動用途的優化。除寄生電容減少25%外,還使工作電壓降低10%,晶體管性能提高了10~15%。漏電流減少50%,面積減少了49%。
配備能夠實現更好的Droop控制的完全集成型穩壓器和線性穩壓器(LVR)。配合其他降低功耗的方法,與過去相比,大幅降低了工作功耗和待機功耗。
借助Broadwell首次采用的三維電感器技術,封裝的厚度縮小30%,提高了低負載時的效率。通過重新分割SoC的輸入輸出、重新設計DDR系統,輸
入輸出功率降低了30%。在多種閑置模式下,通過關閉SoC
芯片的各部分,使待機功耗降低了60%。借助使用新軟件的協同優化方法,實現占空比控制和動態
顯示器支持,改善了圖形及顯示器子系統的能源效率。