身为欧洲最大的微电子、信息及通信研发中心的IMEC,是全球唯一专注于纳米电子领域的非营利研究机构,并与全球各地伙伴合作发展最新科技应用技术。在日前的年度 IMEC 技术论坛 (IMEC Technology Forum)上,基于可预见的物联网即将对世界带来深远影响, ARM 技术总监Mike Muller表示:“现行的芯片架构确实有再微缩的必要。
Muller 在 IMEC 的演讲中将 ARM 在1983年设计的微处理器与今天的产品进行了比较,指出在系统硬件、操作系统和应用软件方面,都已经有了长足进展;对于2020年的微处理器架构需求,他指出:“2020年的解决方案器将需要更多微型嵌入式传感器,并通过云计算服务器一起构建出崭新的物联网世界”
对于PC的发展历程,Muller表示:“一开始,PC是许多技术爱好者热衷的产品,接下来才成为普及的运算平台。然后,我们看到移动产品问世,而移动语音应用也开始驱动该产业朝32位微控制器的方向过渡,这也带来了更先进的整洁架构(clean architecture)。”
芯片微缩技术大幅提升了产品性能,但在平行运算中,功率却已成为当前设计的最主要约束,特别是当我们正在朝物物相连的移动世界前进的时候。
Muller指出,操作在次阈值条件下,会牺牲性能并产生大量的功率增益,他接着将重点转向近阈值计算(NTC)技术,指出由于供应电压往往会等于晶体管的阈值电压,因此,与次阈值条件相比,NTC可节省更多功耗,而且无须牺牲性能。
为了尽可能降低功耗,Muller表示:“在节能领域中,所有工作都必须以耗费最少能量为宗旨来进行。最简单的方法,就是快速运作和快速停止。若要进一步降低功耗、提高速度,那么功率闸控是最有效率的,但仍需要一个较慢的频率来控制周期内的泄漏。子频率功率闸控能大幅减少慢频率的漏电流,但你必须针对每一个新频率周期上的逻辑重新计算。”
Muller接着提出了专门针对减少数字电路中漏电流的子频率功率闸控技术。该技术能与电压和频率调节技术同时运作,通过主动模式期间之频率周期内的功率闸控来达到降低功耗的目标,而不像是传统的功率闸控技术,是在闲置模式内的频率周来完成。ARM的65nm Cortex-M0已经证实可提高25倍的节能效率。
到2020年,Muller表示,物联网的连接设备数量将达到一千亿个,这对移动通信产业的软硬件价值链都将带来直接影响。
今天的软件仍然使用与1986年相同的编译器技术,Muller说。“而软件已经逐渐转移到新的框架和语言了,如Agile、HTML5、Ruby on Rails、JAVA、JavaScript、UML、Android等。我们已经开发了编译器,不过,我们也不知道接下来会发生什么事。我现在还没有看到任何革命发生的迹象。因此,最终我们将不得不从硬件开始改革,而后再带动软件演进。