Id-dar > Wirja > Il-kontenut

Sistemi fuq ċippa (SoCs) Miri

Mar 08, 2019

Sistema fuq ċippa (SoCs)


Konsum tad-dawl

Sistemi-on-chip huma ottimizzati biex jimminimizzaw l-enerġija elettrika użata biex twettaq il-funzjonijiet tas-SoC. Ħafna SoCs għandhom jużaw enerġija baxxa. Is-sistemi SoC spiss jeħtieġu ħajja twila tal-batterija (bħal smartphones), jistgħu potenzjalment jonfqu xhur jew snin mingħajr sors ta 'enerġija li jeħtieġ li jżomm funzjoni awtonoma, u ta' spiss huma limitati fl-użu tal-enerġija minn numru għoli ta 'SoCs inkorporati jiġu mqabbda flimkien f'żona. Barra minn hekk, l-ispejjeż tal-enerġija jistgħu jkunu għoljin u l-konservazzjoni tal-enerġija tnaqqas l-ispiża totali tas-sjieda tal-SoC. Finalment, skart ta 'sħana minn konsum għoli ta' enerġija jista 'jagħmel ħsara lil komponenti ta' ċirkuwiti oħra jekk tinħela wisq sħana, u tagħti raġuni prammatika oħra għall-konservazzjoni ta 'l-enerġija. L-ammont ta 'enerġija użata f'ċirkwit huwa l-integrali tal-enerġija kkonsmata fir-rigward tal-ħin, u r-rata medja tal-konsum tal-enerġija hija l-prodott tal-kurrent skont il-vultaġġ. Bl-istess mod, bil-liġi ta ’Ohm, l-enerġija hija l-kurrent tal-kurrent kwadrat tar-reżistenza jew il-vultaġġ kwadrat diviż bir-reżistenza:


{\ displaystyle P = IV = {\ frac {V ^ {2}} {R}} = {I ^ {2}} {R}} {\ displaystyle P = IV = {\ frac {V ^ {2}} {R}} = {I ^ {2}} {R}}

Sistemi-on-chip huma ta 'spiss inkorporati f'apparat portabbli bħal smartphones, apparat ta' navigazzjoni GPS, arloġġi diġitali (inklużi smartwatches) u netbooks. Il-klijenti jridu ħajja twila tal-batterija għal tagħmir tal-kompjuters mobbli, raġuni oħra li l-konsum tal-enerġija għandu jkun imminimizzat f'sistemi fuq ċippa. Applikazzjonijiet multimedjali ħafna drabi jiġu eżegwiti fuq dawn il-mezzi, inklużi logħob tal-kompjuter, video streaming, ipproċessar tal-immaġni; kollha kemm huma kibru fil-kumplessità tal-komputazzjoni fis-snin riċenti bit-talbiet tal-utenti u l-aspettattivi għal multimedia ta 'kwalità ogħla. Il-komputazzjoni hija iktar esiġenti hekk kif l-aspettattivi jimxu lejn vidjow 3D b'riżoluzzjoni għolja bi standards multipli, għalhekk SoCs li jwettqu kompiti multimedjali għandhom ikunu pjattaforma kapaċi għall-komputazzjoni waqt li jkunu ta 'enerġija baxxa biex jitfgħu batterija mobbli standard.


Prestazzjoni għal kull watt

Ara wkoll: Kompjuter ekoloġiku

SoCs huma ottimizzati biex jimmassimizzaw l-effiċjenza tal-enerġija fil-prestazzjoni għal kull watt: timmassimizza l-prestazzjoni tas-SoC minħabba baġit tal-użu tal-enerġija. Bosta applikazzjonijiet bħall-computing edge, l-ipproċessar imqassam u l-intelliġenza ambjentali jeħtieġu ċertu livell ta 'prestazzjoni tal-komputazzjoni, iżda l-enerġija hija limitata fil-biċċa l-kbira tal-ambjenti SoC. L-arkitettura ARM għandha prestazzjoni akbar għal kull watt minn x86 f'sistemi integrati, u għalhekk hija preferuta fuq x86 għal ħafna mill-applikazzjonijiet SoC li jeħtieġu proċessur inkorporat.


Skart tas-sħana

Artikolu prinċipali: Ġenerazzjoni tas-sħana f'ċirkwiti integrati

Ara wkoll: Il-ġestjoni termali fl-elettronika u l-qawwa tad-disinn termali

Id-disinni SoC huma ottimizzati biex jimminimizzaw il-produzzjoni ta ’sħana mormija fuq iċ-ċippa. Bħal f'ċirkwiti integrati oħra, is-sħana ġġenerata minħabba densità ta 'qawwa għolja hija l-ostaklu għal aktar minjaturizzazzjoni tal-komponenti. Id-densitajiet tal-qawwa taċ-ċirkwiti integrati ta 'veloċità għolja, partikolarment il-mikroproċessuri u inklużi s-SoCs, saru irregolari ħafna. Wisq sħana mormija tista 'tagħmel ħsara liċ-ċirkwiti u tnaqqas l-affidabilità taċ-ċirkwit matul iż-żmien. Temperaturi għoljin u stress termali jaffettwaw b'mod negattiv l-affidabilità, il-migrazzjoni tal-istress, il-ħin medju mnaqqas bejn ħsarat, elettromigrazzjoni, twaħħil tal-wajer, metastabilità u degradazzjoni oħra tal-prestazzjoni tas-SoC matul iż-żmien.


B'mod partikolari, ħafna mill-SoCs huma f'żona jew volum fiżiku żgħir u għalhekk l-effetti tas-sħana mormija huma aggravati minħabba li hemm ftit lok biex din tinfirex mis-sistema. Minħabba għadd transistor għoli fuq tagħmir modern minħabba l-liġi ta ’Moore, ħafna drabi tqassim ta’ throughput suffiċjenti u densità għolja ta ’transistor huwa fiżikament realizzabbli mill-proċessi ta’ fabbrikazzjoni imma jirriżulta f’ammonti għoljin mhux aċċettabbli ta ’sħana fil-volum taċ-ċirkwit.


Dawn l-effetti termali jġiegħlu lil SoC u disinjaturi oħra taċ-ċippi japplikaw marġini konservattivi tad-disinn, u joħolqu mezzi inqas prestanti biex inaqqsu r-riskju ta 'falliment katastrofiku. Minħabba żieda fid-densità tat-transister hekk kif l-iskali tat-tul isiru iżgħar, kull ġenerazzjoni tal-proċess tipproduċi iktar ħruġ tas-sħana mill-aħħar. Flimkien ma 'din il-problema, arkitetturi ta' sistema fuq ċippa huma ġeneralment eteroġenji, u joħolqu flussi ta 'sħana spazjalment mhux omoġenji, li ma jistgħux jittaffew b'mod effettiv permezz ta' tkessiħ passiv uniformi.