Les puces reprogrammables pourraient permettre des mises à niveau instantanées de gadgets

L'obsolescence est la malédiction de l'électronique : à peine avez-vous acheté un gadget que son matériel est obsolète. Un nouveau type de puce à faible coût qui peut réorganiser sa conception à la volée pourrait changer cela. Les portes logiques de la puce peuvent être reconfigurées pour mettre en œuvre une conception améliorée dès qu'elle devient disponible - l'équivalent matériel des mises à niveau logicielles souvent poussées vers des gadgets comme les téléphones.

Reprogrammable : Cette puce peut être reconfigurée pour implémenter de nouvelles conceptions, permettant ainsi la mise à niveau du matériel de l'appareil.

Les nouvelles puces, fabriquées par une startup appelée Tableau - sont un concurrent moins cher et plus puissant d'un type existant de puce reprogrammable connue sous le nom de réseau de portes programmable sur site (FPGA). Les FPGA sont parfois expédiés dans des appareils finis lorsque cela revient moins cher que de construire une nouvelle puce à partir de zéro, généralement des choses qui sont chères et se vendent en faibles volumes, comme les tomodensitomètres. Plus communément, les FPGA fournissent simplement un moyen de prototyper une conception avant de fabriquer une micropuce fixe conventionnelle.

Si les puces programmables étaient plus puissantes et moins coûteuses, elles pourraient être utilisées dans plus d'appareils, de manière plus créative, déclare Steve Teig, fondateur et directeur de la technologie de Tabula. La conception reprogrammable de son entreprise est considérablement plus petite que celle d'un FPGA. Les FPGA sont très chers car ce sont de gros morceaux de silicium, dit Teig, et le silicium [wafer] coûte environ 1 milliard de dollars l'acre. Le temps nécessaire aux signaux pour traverser la surface relativement grande d'un FPGA limite également ses performances, dit-il.

C'est comme être à l'intérieur d'un très grand bâtiment d'un étage - les kilomètres de couloirs vous ralentissent, dit-il. Comme pour un bâtiment, empiler des couches de circuit les unes sur les autres aide, en fournissant un raccourci entre les étages, explique Teig. Mais malheureusement, la technologie nécessaire pour construire des puces 3D empilées est encore limitée aux laboratoires de recherche. Au lieu de cela, Teig a trouvé un moyen de faire en sorte qu'une puce avec un seul niveau se comporte comme s'il s'agissait de huit puces différentes empilées.

Imaginez que vous entriez dans l'ascenseur d'un immeuble puis que vous en ressortiez, et que j'aie réorganisé les meubles rapidement pendant que vous y étiez, dit Teig. Vous n'auriez aucun moyen de dire que vous n'étiez pas à un étage différent. Les puces de Tabula exécutent la même astuce sur les données qu'elles traitent, passant d'un maximum de huit mises en page différentes à 1,6 milliard de fois par seconde (1,6 gigahertz). Les signaux sur la puce rencontrent ces différentes conceptions à leur tour, comme s'ils montaient d'un niveau sur une puce entièrement différente. De par son comportement, notre [conception] est indiscernable d'une pile de puces, explique Teig, qui appelle les couches de puces virtuelles des plis.

Cela apporte des avantages en termes de vitesse, car les signaux n'ont pas à parcourir une longue distance sur la surface d'une puce pour atteindre une nouvelle partie du circuit, comme ils le font sur un FPGA. Lorsque la puce charge un nouveau pli, un nouveau circuit apparaît à la place de l'ancien. Teig estime que l'empreinte d'une puce Tabula est inférieure à un tiers d'un FPGA équivalent, ce qui la rend cinq fois moins chère à fabriquer, tout en offrant plus du double de la densité de la logique et environ quatre fois les performances.

Comme pour les FPGA, les puces de Tabula contiennent des matrices de nombreux blocs de construction de base identiques qui peuvent être programmés pour implémenter n'importe quelle fonction logique. Une mémoire sur la puce gère les différentes configurations que la puce parcourt.

L'approche de Teig a du sens, dit André DeHon , qui fait des recherches sur le matériel reconfigurable à l'Université de Pennsylvanie et a lui-même expérimenté des conceptions similaires. La majeure partie de la zone sur une puce FPGA est constituée du câblage nécessaire pour connecter les éléments qui effectuent le travail, dit-il. Ce nouveau type de conception peut fonctionner plus rapidement et évite que des pièces ne restent là pendant que les signaux parcourent de longs chemins.

Tabula pourrait pousser le silicium reconfigurable pour déplacer les puces de conception fixes conventionnelles dans plus d'endroits, explique DeHon. La fabrication d'une puce personnalisée nécessite une garantie de quelques millions d'unités, explique DeHon, et donc un coût initial de plusieurs millions de dollars. Il s'agit de déplacer le point de croisement entre le coût de cela et le coût de la technologie reconfigurable.

Rendre l'approche reconfigurable moins chère pourrait permettre même aux appareils électroniques grand public d'être livrés avec des puces programmables, leur permettant d'être mis à niveau avec de nouveaux ajustements de conception. Cette approche n'est actuellement utilisée que dans certains équipements coûteux tels que les stations de base de téléphones portables. Sony pourrait dire « regardez ce que notre concurrent Toshiba a fait » et mettre à niveau les puces à l'intérieur de leurs téléviseurs pour fournir de nouvelles fonctionnalités, explique Teig. Se rendre aux appareils photo numériques ou aux téléviseurs est définitivement à portée de main.

Cependant, Rich Wawzyrniak, qui suit les FPGA et la technologie associée pour le cabinet d'analystes Recherche Semico , souligne qu'il y a des limites à cette approche. La consommation électrique de ces appareils est relativement élevée, et probablement trop élevée pour un appareil comme un téléphone, dit-il.

Mais en fin de compte, dit DeHon, les puces reconfigurables devraient transformer leur conception encore plus souvent, en déplaçant leur fonctionnement pour correspondre à la tâche à accomplir dans un mélange de logiciel et de matériel. Ces choses sont vraiment des plates-formes qui peuvent exécuter n'importe quel calcul. La grande vision est que nous trouvions un moyen de mapper le code d'un programme sur la puce lorsqu'elle s'exécute.

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