Just Enough Performance

65-nm-FPGAs mit optimierter Leistungsaufnahme

Doppelte Komplexität, dünnere Gate-Oxid-Schichten: die Leistungsaufnahme als kritischer Faktor bei FPGA-Designs.

Im Lauf des letzten Jahrzehnts konnten die Anwender mit jedem neuen Prozessknoten eine Reduzierung der Leistungsaufnahme erwarten, da die Core-Spannung gesenkt wurde. Dies hat sich jedoch schon mit der Einführung der 90-nm-Technologie geändert, aufgrund der höheren Leckströme. Nachdem sich die Komplexität im Vergleich zu 130 nm verdoppelt hat und die Gate-Oxid-Schichten immer dünner wurden, wurde die Leistungsaufnahme zu einem kritischen Faktor bei FPGA-Designs. Für den 65-nm-Knoten setzt Altera daher auf eine neue Architektur, um die Verlustleistung zu reduzieren. Unter dem Motto “just enough performance” wird eine Technik benutzt, mit der die Leistungsaufnahme reduziert werden kann, wobei die Performance-Ansprüche für verschiedene Design-Blöcke genau analysiert werden. Blöcke in kritischen Designpfaden müssen mit hoher Geschwindigkeit arbeiten und benötigen daher mehr Leistung, während Blöcke mit weniger anspruchsvollen Timing-Vorgaben eine geringere Leistungsaufnahme haben. Blöcke, die gerade gar nicht benutzt werden, können zusammen abgeschaltet werden. Betrachtet man ein typisches Design, dann kann die Mehrzahl der Blöcke mit reduzierter Performance und daher im Low-Power-Mode betrieben werden, während nur wenige Schaltungsteile auf High-Performance ausgelegt sein müssen. Die komplette Steuerung der entsprechenden Logikelemente ist Bestandteil der Design-Kompilierung, wobei die auf hohe Geschwindigkeit getrimmten Schaltungsteile so wenige Logikelemente wie möglich benötigen sollen. Alle anderen Logikelemente können dann im Low-Power-Betrieb arbeiten. Mit diesem intelligenten Einsatz der Design-Software sowie speziellen Prozess- und Architekturmerkmalen wird Altera bei seiner nächsten Generation der Stratix III-FPGAs die Skalierung zu höheren Komplexitäten beim Übergang auf den nächsten Prozessknoten fortsetzen können, während gleichzeitig die Geschwindigkeit um 20 % erhöht wird.

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Publiziert: 16.10.2006 | Altera GmbH (Firmenprofil)

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