Stromaufnahme

Energieeffizientere Halbleiter durch Subthreshold

12.04.17 | Autor / Redakteur: Rich Collins / Sebastian Gerstl

Kommerziell nutzbare Subthreshold-Designs

Bild 4: Subthreshold-Transfereigenschaften – Vergleich.
Bild 4: Subthreshold-Transfereigenschaften – Vergleich. (Bild: Synopsys)

Einige Chiphersteller bringen nun kommerziell nutzbare Near-/Subthreshold-Designs auf den Markt. Die meisten dieser Hersteller fokussieren sich auf batteriebetriebene Applikationen, z.B. im IoT-Umfeld.

Synopsys und PLSense (Süd-Jokneam, Israel) haben gemeinsam eine Lösung entwickelt, die erhebliche Leistungseinsparungen ermöglicht - durch den Einsatz der Subthreshold-Bibliotheken und Designtechniken von PLSense zusammen mit den leistungseffizienten ARC-Prozessoren und Subsystemen von Synopsys.

Der PLS10 IC arbeitet in einem Bereich von 0,45V bis 1,1V und ist direkt mit einer externen Batterie verbunden. Ein Algorithmus zur adaptiven dynamischen Spannungsregelung (ADVC) gewährleistet die korrekte Spannungseinstellung je vorgegebener Taktfrequenz.

Bild 5: Rauschabstand für verschiedene Process Corners – Vergleich.
Bild 5: Rauschabstand für verschiedene Process Corners – Vergleich. (Bild: Synopsys)

Mit einer eigenen Standard-Zellbibliothek gelang es PLSense, die Spannungsabweichung zwischen den Process Corners “fast NMOS / slow PMOS” (FS) und “slow NMOS / fast PMOS” (SF) (Bild 4) zu verringern. Gleichzeitig ließen sich gegenüber Foundry-Standardbibliotheken auch die Rauschabstände über diese Corner verbessern (Bild 5)

In Vergleichen, die mit Benchmarks wie EEMBC CoreMark durchgeführt wurden, konnte PLSense eine um den Faktor 9 optimierte Leistungsaufnahme (gemessen in A/MHz) gegenüber Low-Power-ICs des Wettbewerbs, darunter auch andere Near-/Subthreshold-MCU-Designs, nachweisen.

Fazit

Bild 6: Leistungsaufnahme bei Konkurrenzprodukten – Vergleich.
Bild 6: Leistungsaufnahme bei Konkurrenzprodukten – Vergleich. (Bild: Synopsys)

Mit der Vielzahl batteriebetriebener IoT-Produkte steigt der Bedarf an Ultra-Low-Power-ICs, und der Fokus richtet sich verstärkt auf energiesparendere Power-Architekturen, IP und Implementierungsmethoden, um die Laufzeiten von Batterien zu verlängern. Immer mehr Chiphersteller bringen nun kommerzielle Near- und Subthreshold-Entwicklungen auf den Markt.

Durch den Betrieb im Near- oder Subthreshold-Spannungsbereich lässt sich die Leistungsaufnahme erheblich verringern. Entwickler solcher Bibliotheken und Schaltkreise stehen jedoch vor etlichen Herausforderungen. Die Entwicklung von kommerziell nutzbaren Geräten erfordert eine umfassende Umstellung der bisherigen Designstrategien und -techniken, doch verzeichnen einige Vorreiter bereits Erfolge. Dies verheißt Gutes für die IoT-Geräte der nächsten Generation.

* Rich Collins ist Product Marketing Manager bei Synopsys.

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Hello, ULPBench results are generally freely available under the following URL:...  lesen
posted am 18.04.2017 um 08:37 von Sebastian Gerstl,Sebastian Gerstl

Hi Rich, do you have EEMark (TM) data according to the benchmark developed with EEMBC(R), the...  lesen
posted am 13.04.2017 um 13:44 von Unregistriert


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