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Circuits Intel Prototypes Basse Consommation
Plus un transistor au silicium devient petit, plus il fuit d'électrons. Cela peut signifier des puces peu fiables et qui épuisent la batterie. Les chercheurs d'Intel ont trouvé un moyen de résoudre le problème qui renverse la forte préférence de l'industrie pour la précision. Le prototype de puce de la société fonctionne en mode basse consommation mais sujet aux erreurs, mais il détecte et corrige ses erreurs. Selon les chercheurs, cette approche permet d'économiser 37% d'énergie par rapport à un fonctionnement en mode conventionnel sans perte de performances.
Correcteur d'erreur : Ce prototype de puce testé dans les laboratoires Intel intègre des circuits de correction d'erreurs qui lui permettent de fonctionner à basse tension pour économiser de l'énergie.
Une façon d'assurer de meilleures performances, même lorsque les transistors deviennent plus petits et plus fuyants, consiste à les faire fonctionner à une tension relativement élevée tout le temps. La plupart des microprocesseurs d'aujourd'hui sont conçus pour fonctionner à un niveau qui représente une sorte de pire scénario, selon Wen Hann Wang , directeur de la recherche sur les circuits et systèmes chez Intel et vice-président de Laboratoires Intel à Hillsboro, OR. Mais il est rare qu'un utilisateur fasse autant de choses à la fois - par exemple, jouer à un jeu riche en graphismes, télécharger une vidéo sur Facebook et surfer sur le Web - que le microprocesseur ait besoin de fonctionner dans sa plage la plus élevée.
Et la stratégie de conception haute tension et haute performance devient un problème pour les appareils mobiles, où la durée de vie de la batterie est importante. Une façon de prolonger la durée de vie de la batterie consiste à faire fonctionner la puce à une tension inférieure, mais cela conduit à des erreurs.
Lorsqu'un circuit fonctionne à basse tension, le système devient bruyant, explique Wang. Les circuits fonctionnant à basse tension sont particulièrement vulnérables aux variations de température et à un phénomène appelé chute de tension : faire passer un faible niveau de courant électrique à travers des milliards de transistors en même temps, c'est comme prendre une douche pendant que la machine à laver et le lave-vaisselle fonctionnent. Tout comme cette utilisation intensive d'eau peut entraîner une baisse de la pression de l'eau, l'exécution de nombreuses opérations à basse tension peut entraîner des chutes soudaines de courant à travers un transistor individuel, ce qui peut entraîner des erreurs. Une autre source d'erreurs qui devient plus problématique à basse tension sont les incohérences qui apparaissent au fur et à mesure que la puce vieillit.
Ces erreurs sont rares, mais importantes. Par exemple, ils peuvent entraîner le blocage d'une image lors de son rendu, forçant l'utilisateur à redémarrer le processus. Pour faire face aux erreurs qui se produisent lors du fonctionnement à basse tension, Intel développe une stratégie que l'entreprise appelle circuits résilients. Vous ne savez pas comment les choses vont varier et dans quels circuits des erreurs vont se produire, dit Wang. Mais si vous ne vous en souciez pas, tout ira bien la plupart du temps.
Le prototype de puce de la société est basé sur les transistors de 45 nanomètres de ses produits actuels, mais il intègre des circuits résilients. La puce fonctionne à basse tension, et lorsqu'un circuit de détection d'erreur détecte un problème, le calcul est refait à haute tension pour le corriger. Lorsque vous devez corriger une erreur et réexécuter un processus plus lentement, il y a une petite pénalité, dit Wang. Mais dans l'ensemble, vous obtenez un retour énorme. Des tests en laboratoire ont montré que la puce peut soit économiser 37% sur la consommation d'énergie, soit fonctionner 21% plus rapidement à un niveau de puissance donné.
Ils le poussent aussi près que possible de la zone de danger, et les choses tournent parfois mal, et ils corrigent cela, ce qui est très intelligent, dit Paume de Krishna , professeur d'informatique à la Rice University de Houston. Le nombre de fois que vous le faites devrait être peu nombreux. Cette stratégie a été développée par des mathématiciens depuis des décennies, mais Palem dit qu'Intel semble être la seule entreprise à tester des circuits qui fonctionnent sur ces principes dans le contexte d'un produit. Palem développe des stratégies de calcul basse tension et basse consommation qui sont encore plus laissez-faire en matière d'erreurs. Certaines de ces erreurs, si elles sont faites dans des calculs qui ne sont pas critiques (comme un calcul qui provoque une distorsion indétectable dans une image mais ne la fige pas), n'ont pas besoin d'être corrigées. Palem pense qu'une combinaison de sa technique avec les circuits résilients d'Intel pourrait aider les puces à économiser encore plus d'énergie.
Intel ne divulgue pas quand il incorporera des circuits résilients dans ses produits. Sa prochaine génération de processeurs mobiles, qui arrivera sur le marché dans quelques mois et qui est basée sur des transistors de 45 nanomètres, n'utilisera pas cette stratégie de détection d'erreurs. Mais les fuites génératrices d'erreurs deviennent plus problématiques à mesure que les transistors rétrécissent, donc quelque chose comme la résilience des circuits peut devenir une nécessité dans les prochaines années. Il commencera vraiment à apparaître au niveau de 20 nanomètres, dit Palem.