Only Perception: 新 167 處理器晶片，超快、超節能

2009-04-24

新 167 處理器晶片，超快、超節能

New 167-processor chip is super-fast, ultra energy-efficient
http://www.physorg.com/news159623453.html

April 22nd, 2009

一款新的、極具能源效益的處理器晶片，已由加州大學 Davis 分校的小組設計完成，那提供破記錄的速度給各式運算任務。這款晶片，被稱為 AsAP（譯註：Asynchronous Array of simple Processors，非同步簡單處理器陣列，讓人想到 as soon as possible），是一款超小型、可完全再程式化（reprogrammable）且可高度配置的（configurable）晶片，故其所適合的應用相當廣泛。

這款晶片被設計用來進行數位訊號處理。雖然數位訊號處理（DSP）晶片並非那種主要用於桌上型電腦的處理器晶片，不過它仍可在大量日常與特殊裝置中找到，例如手機、MP3 音樂播放器、錄影設備、防鎖死煞車以及超音波與 MRI 醫學成像機器。

這款 167-processor AsAP 的最大時脈速度為 1.2 GHz，不過在較低速度下其能源效益會暴增。12 個晶片一起運作每秒可完成 0.5 兆次運算（0.52 Tera-ops/sec）同時所使用的電力少於一顆 7 瓦特燈泡。

"一顆提供電力給這款晶片的電池，與其供電給可商業獲得的普通數位訊號處理晶片相比，在同樣工作量下，其續航力可多達數倍到 75 倍，" Bevan Baas 說，電機與電腦工程副教授以及這個設計團隊的領導者。"在相同時間內，以我們所選定的應用，我們所達到的速度比目前可用的好上數倍到 10 倍 -- 這全都以更小的晶片辦到。就我們所知，在任一大學所設計的處理器晶片中，這是時脈速率最高的。"

這款 AsAP 利用目前的 65 奈米 CMOS 技術來打造，每邊量起來不到 6 mm。如果處理器的數量減少，它甚至能夠做的更小，這使得它適用於視網膜移植與助聽器，那需要極度微型化，Baas 說。此外，尺寸小也讓製造成本降低：業界當中的概估是，每當大小倍增，每個晶片的製造成本也將增加多達二倍。

雖然這款晶片以業界標準製造技術以及設計工具打造，不過它體現了一些新奇的架構與電路特色，Baas 解釋。在整個設計過程中，他的小組將能源效益與高速列入考量。"這些是我們四個主要目標當中的二個，我們在計畫階段就不曾放棄過。而且這些選擇全都加上了，" 他說。

像 AsAP 這種多處理器晶片為晶片設計成長趨勢中的一部份。隨著增加速度的需要驅使著業界，因為數種因素，包括設計複雜度增加；以及處理器的運作速度愈快，溫度愈高，設計高速處理器晶片已成為一種令人卻步的工作。在一個多處理器晶片中，工作量會遍佈於許多平行運作中的處理器，因此變熱與能量消耗都要抑制。

Baas 的小組為此晶片（那由一家國際性電子公司，STMicrotronics，所製造）寫了一些軟體應用。一個學生只花了三個月的時間來寫「一個完全相容的 Wi-Fi 傳輸器，」Baas 說。他們也寫了一個 Wi-Fi 接收器以及 H.264 影像編碼器的數個複雜元件。在廣泛測試此晶片後，它在沒有任何技術性小毛病的情況下運作，Baas 補充。該小組在 2008 年七月於檀香山舉行的 Symposium on VLSI Circuits 上進行簡短聲明，而其設計細節正發表在 IEEE Journal of Solid-State Circuits 的四月號。

"這篇論文對業界與大學研究者呈現此設計背後的關鍵構想，" Baas 表示。"現在我們這群人計畫繼續為此晶片開發軟體與撰寫程式的工具，同時探索次世代構想。"

※ 相關報導：

＊ A 167-Processor Computational Platform in 65 nm CMOS
http://dx.doi.org/10.1109/JSSC.2009.2013772

Truong, D. N.; Cheng, W. H.; Mohsenin, T.; Yu, Z.;
Jacobson, A. T.; Landge, G.; Meeuwsen, M. J.; Watnik, C.;
Tran, A. T.; Xiao, Z.; Work, E. W.; Webb, J. W.;
Mejia, P. V.; Baas, B. M.
Solid-State Circuits, IEEE Journal of, Vol.: 44, Issue: 4,
p.p. 1130-1144
doi: 10.1109/JSSC.2009.2013772