IBM научилась выпускать чипы с питанием 0,3 вольта
Традиционная процессорная архитектура компании IBM носит имя «Power», которое в переводе не нуждается. Это мощь, производительность и бескомпромиссность — качества, которые помогли вычислительным платформам IBM попасть в первые строчки рейтинга мощнейших суперкомпьютеров мира. Но теперь в почёте не столько пиковая производительность, как энергоэффективность. Одно другого не исключает, да. Тем не менее, обстановка на рынке полупроводников требует смещения акцента на активное снижение потребления там, где только возможно.
В ходе доклада под названием «14nm FinFET Based Supply Voltage Boosting Techniques for Extreme Low Vmin Operation» на симпозиуме VLSI Technology 2015, который прошёл в середине июня в Киото, представитель компании IBM рассказал об уникальной технологии, способной снизить рабочее напряжение транзисторов до 0,3 вольт. Компания представила 14-нм SRAM-память, выпущенную на SOI-подложке с использованием FinFET-транзисторов. Новая технология представляет собой комбинацию схемы динамически изменяемого напряжения питания (применительно к SRAM — это повышение питания по разрядной шине) и работы с напряжением на уровне порогового значения (0,2-0,3 В).
По словам разработчика, технология «Based Supply Voltage Boosting Techniques» сочетает предельно низкое потребление с возможностью «моментального» перехода в режим максимальной производительности при подаче «ускоряющего напряжения». При этом итоговое потребление окажется лишь незначительно выше, как если бы микросхема всё время работала с напряжением питания 0,3 В. Также в компании отмечают, что в отличие от других схем реализации динамически изменяемого питания, подход IBM более удачен. Так, площадь микросхемы SRAM с поддержкой технологии «Boosting Techniques» больше обычного кристалла SRAM лишь на единицы процентов, что едва ли увеличит себестоимость интересных решений.
Кристалл SRAM с напряжением питания 0,2-0,3 В (IBM)
Наконец, в IBM уверены в удачном масштабировании новой технологии. С помощью аналитической системы предсказаний и программных инструментов для проектирования чипов Technology CAD (TCAD) сделан расчёт, который подтверждает возможность выпуска 7-нм полупроводников с технологией динамического повышения питания. А в том, что компания IBM научилась выпускать опытные 7-нм полупроводники, мы уже не сомневаемся.
На осенней сессии IDF 2013 компания Intel показала электронику, работающую от бокала вина (Intel)
В заключение добавим, что компания Intel также активно работает в направлении, связанном с работой полупроводниковых схем на уровне порогового значения напряжения. Почти на всех форумах IDF последних двух-трёх лет компания Intel показывала работу специально выпущенных процессоров, работающих от солнечных элементов и даже от бокала вина. Напряжение питания таких схем составляло 0,4-0,5 В. Можно сказать, что компания IBM обошла компанию Intel не только в плане выпуска опытного 7-нм кремния, но также в сфере разработки полупроводников с предельно низким напряжением питания.