MIT gjorde prosessor ekstremt strømgjerrig

Forskere ved MIT har videreutviklet en prosessor på sikt skal kunne drives av kroppsvarme.

Intel kommer denne våren med en ytterst strømgjerrig prosessor, sammenlignet med prosessorene selskapet til nå har levert til bærbare PC-er. Intel har som mål at framtidige utgaver av prosessoren, som foreløpig kalles Silverthorne, skal kunne operere med en maksimal effekt på 1 watt. Men det er tydelig at det mulig å redusere strømforbruket betydelig mer.

    Les også:

Forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) har utviklet en prosessor som skal være opptil ti ganger mer energieffektiv enn dagens teknologi. Forskerne mener denne prosessoren vil kunne lede til at mobiltelefoner, implanterte medisinske enheter, sensorer og annet utstyrt som drives av et batteri, vil kunne få en betydelig lenger driftstid før batteriet må lades på nytt eller skiftes.

Det er studentene Joyce Kwong, Yogesh Ramadass og Naveen Verma, som veiledet av professor Anantha Chandrakasan har utviklet nye designteknikker for ultralav effekt. Teknikkene ble demonstrert under denne ukens International Solid-State Circuits Conference i San Francisco, utført på den mye brukte mikrokontrolleren MSP430 fra Texas Instruments.

Yogesh Ramadass, Naveen Verma, Joyce Kwong og Anantha Chandrakasan - foto: Donna Coveney

Målet for studentenes arbeid har vært å forbedre energieffektiviteten for å finne måter å få kretsene i brikken til å arbeide på et spenningsnivå som er mye lavere enn vanlig. Mens de fleste av dagens brikker opererer med en spenning på omkring 1 volt, fungerer det nye designet på 0,3 volt.

Ifølge Wired skal brikken i standby-modus skal brikken trekke så lite som 1 milliwatt. Den skal kunne kjøre programmer med en effekt på 12 milliwatt, mens det maksimale effektnivå er oppgitt til å være 100 milliwatt.

Nå er trolig ytelsen til studentenes prosessor på ingen måte på høyde med Intels Silverthorne. Det er enklere å redusere effekten dersom også ytelsen reduseres, så sammenligningen er ikke helt rettferdig. Men teknikkene viser at man på ingen måte har nådd grensene for hvor strømgjerrig en prosessor kan være.

Ifølge Chandrakasan skal det ikke ha vært så enkelt å redusere spenningsnivået som det kan lyde, for eksisterende mikrobrikker har blitt optimalisert over mange år for å kunne operere på et høyere, standard spenningsnivå.

- Minne- og logikkretser må designes på nytt for å kunne operere svært lave spenningsnivåer fra strømforsyningen, sier Chandrakasan til MIT Tech Talk.

En nøkkelfaktor i den nye designen har ifølge Chandrakasan vært å bygge en likestrømsomformer, som reduserer spenningen til et lavere nivå, rett inn i den samme brikken. Dette reduserer antallet separate komponentner. Omformeren, sammen med den nydesignede logikken og minnet, integreres alle for å danne en komplett system-on-a-chip-løsning.

Et av de største problemene forskerne måtte overvinne, var variabiliteten som forekommer i brikkeproduksjon. Ved lavere spenningsnivåer, blir variasjonene og ufullkommenheten i silisiumbrikken mer problematisk.

- Det var en del av strategien vår å designe brikken slik at sårbarheten for slike variasjoner kunne minimaliseres, sier Chandrakasan.

- Så langt er brikken bare et konseptbevis. Kommersiell bruk kan bli tilgjengelig om fem år, kanskje til og med tidligere, på en antalll spennende felt, sier Chandrakasan. Han forteller at i noen tilfeller, for eksempel i forbindelse med implanterbare medisinske enheter, er målet å gjøre effektkravene så lave at de kan drives av energi fra omgivelsene, det vil si kroppsvarmen eller bevegelsene til pasienten.

Teknologien skal også være egen for sensornettverk basert på BAN (Body Area Network) eller trådløs kommunikasjon.

Forskningen er blitt gjort i samarbeid med Texas Instruments og er delvis finansiert av U.S. Defense Advanced Research Projects Agency.

Til toppen