文档介绍：芯片功耗与摩尔定律的终结
清华大学计算机系EDA实验室
骆祖莹
******@.
博士后合作导师: 洪先龙教授 IEEE FELLOW
1/19/2018
1
EDA Lab., Tsinghua University
报告内容
计算机科学发展与摩尔定律
集成电路功耗的组成与提高趋势
高功耗对集成电路性能与可靠性的影响
供电系统(P/G)
封装与散热装置
可靠性
芯片功耗与摩尔定律的终结
与芯片功耗相关的研究热点
1/19/2018
2
EDA Lab., Tsinghua University
计算机科学发展与摩尔定律
目前计算机科学发展的动力,一部分来自计算机理论的发展,但主要来自集成电路芯片性能的大幅提高。
集成电路芯片性能提高大致符合摩尔定律,即处理器(CPU)的功能和复杂性每年(其后期减慢为18个月)会增加一倍,而成本却成比例地递减。
集成电路生产工艺的提高(/),缩小了单管的尺寸,提高了芯片的集成度与工作频率,降低了工作电压。
1/19/2018
3
EDA Lab., Tsinghua University
Goal for Intel: 1TIPS by 2010
Shekhar Borkar, Circuit Research, Intel Labs
Pentium® Pro Architecture
Pentium® 4 Architecture
Pentium® Architecture
486
386
286
8086
1/19/2018
4
EDA Lab., Tsinghua University
Transistor Integration Capacity
Shekhar Borkar, Circuit Research, Intel Labs
1/19/2018
5
EDA Lab., Tsinghua University
报告内容
计算机科学发展与摩尔定律
集成电路功耗的组成与提高趋势
高功耗对集成电路性能与可靠性的影响
供电系统(P/G)
封装与散热装置
可靠性
芯片功耗与摩尔定律的终结
与芯片功耗相关的研究热点
1/19/2018
6
EDA Lab., Tsinghua University
CMOS集成电路功耗的组成
与其它工艺比较,CMOS电路以其低功耗,易于集成的优点,在目前硅材料时代得到了最广泛的应用。
芯片功耗包括由CMOS管状态改变所产生的动态功耗与由漏电流引起的静态功耗两部分。
动态功耗由三部分组成:A、电路逻辑操作所引起的状态改变所需功耗;B、P管与N管阈值电压重叠所产生的导通电流所需功耗;C、不同路径的时间延迟不同所产生的竞争冒险所需功耗。
静态功耗也由三部分组成:A、CMOS管亚阈值电压漏电流所需功耗;B、 CMOS管栅级漏电流所需功耗;C、 CMOS管衬底漏电流(BTBT)所需功耗。
1/19/2018
7
EDA Lab., Tsinghua University
静态功耗的三种成因
1/19/2018
8
EDA Lab., Tsinghua University
The Power Crisis from Intel
Shekhar Borkar, Circuit Research, Intel Labs
Leakage Power is catching up with the active power in nano-scaled CMOS circuits.
1/19/2018
9
EDA Lab., Tsinghua University
The Power Crisis from IBM
David E. Lackey, IBM
1/19/2018
10
EDA Lab., Tsinghua University