Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 功率技術/新能源
 
 
功率技術/新能源  

新式開/關收發器大幅降低80%的功耗

上網時間: 2015年04月01日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:收發器  序列鏈路  功耗  摩爾定律  閒置模式 

美國半導體研究聯盟(SRC)表示,伊利諾大學(University of Illinois)的研究人員們最近開發出一種能夠降低約80%序列鏈路功耗的方法,可望進一步延長摩爾定律(Moore's Law)的壽命。這項技術創新主要是在晶片、晶片之間、電路板之間以及資料中心的伺服器之間使用一種新式的開/關收發器

根據研究團隊估計,該技術可為通訊鏈路大幅降低多達44倍的功耗,因而可在不增加功耗的情況下提高運算性能,進一步擴展了摩爾定律的範圍。「雖然這項技術並非專為加速處理器效能而設計,但在資料中心的架構下,它可為普遍使用的鏈路預算(link budget)大幅節省功耗,」SRC晶片與系統科學總監David Yeh解釋。

當今的晶片序列鏈路功耗約為微處理器功耗的20%,以及相當於一座資料中心總功率預算的7%。然而,透過利用一款只在使用中才消耗功率的收發器,就能在其於閒置模式時節省大量的功率。

目前序列鏈路長時開啟(always on)的原因在於使速度最大化。新架構則降低其上電時間,使其得以在不使用時仍足以關斷電源。根據研究團隊估計,資料中心在使用其收發器架構後,每年約可節省8.7億美元。

新式開/關收發器可為通訊與訊號傳輸降低80%功耗
利用伊利諾大學開發的新式開/關收發器,可為通訊與訊號傳輸降低80%的功耗。
(來源:SRC)

伊利諾大學教授Pavan Kumar Hanumolu解釋:「典型的序列鏈路需要很長的時間(幾微秒)來同步接收器與發射器,這是因為在時脈產生與資料恢復電路中使用較慢的反饋迴路。因此,這樣的鏈路從關斷狀態開啟(即通電時間)時需要較長時間,因而無法快速地開關。這麼長的通電時間嚴重地限制了在鏈路閒置期間節電的能力。我們開發的新技術可將鏈路通電時間縮短為20ns,使其於短時間的閒置時都能節省功率。為了進一步量化,新的鏈路僅消耗比作業於1%利用率時的典型鏈路功耗更少44倍。」

為了驗證這個概念,Hanumolu的研究團隊打造出號稱全球首款的高速開/關收發器,可實現7Gbps的速度以及媲美長時開啟鏈路的性能。其他研究團隊也嘗試開發這樣的開/關收發器,但根據Hanumolu表示,這些團隊的研究成果通電時間仍太慢——約在100多奈秒——雖然符合IEEE 802.3az 節能乙太網路(Energy Efficient Ethernet)的範圍,但仍需要微秒才能通電;而伊利諾大學的研究成果僅需要22奈秒。

伊利諾大學教授Pavan Hanumolu
伊利諾大學教授Pavan Hanumolu開發出首款可商用化的開/關收發器,可為資料中心節省每年8.37億美元的電費。(來源:伊利諾大學)

當然,節約多少功率仍取決於應用而定,而且像時脈這種長時開啟的電路並不適用。然而,根據Hanumolu表示,在晶片與系統之間有許多很少用但又不可或缺的序列鏈路,採用這種新的收發器後,其功耗可較傳統鏈路更低10倍。

「我們所討論的可能是也可能不是獨立晶片或被整合的電氣鏈路,」Hanumolu說:「但幾乎所有的鏈接電路——整個收發器——都能被開啟或關斷。換言之,收發器只在資料傳送期間才通電,在閒置時則關斷(功耗幾近於零)。根據應用需求決定鏈接主動與閒置模式期。」

研究人員估計,序列鏈路處於閒置模式的時間超過平均的50至70%,使得大部份的電力都浪費在使其維持長時開啟模式。行動平台也可受益於這款智慧型的開/關收發器,尤其是如果他們成為SoC架構的標準部份。研究人員們聲稱這種新型的開/關收發器可以採用任何技術節點製造,而且適用於記憶體與通訊鏈路。

SRC的會員可以免費使用這項技術,包括GlobalFoundries、IBM、英特爾(Intel)、飛思卡爾(Freescale)、德州儀器(TI)、AMD、ADI與高通(Qualcomm)等公司。研究資金由SRC的德州類比卓越研究中心(Texas Analog Center of Excellence)和伊利諾大學提供。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Researchers Claim 44x Power Cuts,by R. Colin Johnson)





投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 新式開/關收發器大幅降低80%的功耗
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首