VLSI國際研討會 三十周年特輯(三)

圖說:Intel實驗室副總裁暨整合平台研究總監Vida Ilderem 在2013年VLSI-TSA及VLSI-DAT上發表專題演講,分享Intel 實驗室在超省電晶片探索成果。

超省電探新路 Intel 實驗室

全球半導體界追求省電晶片的極致,如今,不靠外接電源,也能運作的晶片,已走出一條令人期待的路。在英特爾實驗室(Intel Labs),ㄧ顆取名克萊蒙特(Claremont)的超省電晶片,是ㄧ顆真正x86架構的奔騰處理器,可以直接插上舊有的奔騰主機板上工作。Intel實驗室副總裁暨整合平台研究總監Vida Ilderem在2013年VLSI-TSA及VLSI-DAT上發表專題演講,分享該實驗室在超省電晶片探索成果。

Claremont寫下的世界紀錄是,她是第一個展現邏輯設計的幾近零電壓(Near-Threshold Voltage , 簡稱NTV) 電路,內建低漏電的32 奈米SOC 技術,操作電壓只需0.28到1.2伏(280mV~1.2V)。

供電就靠 ㄧ吋大太陽能板

Intel實驗室副總裁暨整合平台研究總監Vida Ilderem 預測M2M(Machine to Machine)將成未來重要發展技術,嵌入式技術未來將廣泛應用於健康照護、家庭、產業、智慧電網、智慧城市,以及汽車等新應用領域。

雖然完全零電壓,就要讓系統自動自發地工作,是不可能的。但英特爾實驗室能夠讓Claremont的操作電壓低到0.28伏,已經足以令人吃驚。究竟Claremont靠甚麼供電?答案是,只需要一片ㄧ吋大的太陽能板,就能跑Windows及Linux系統,其效率是電池的4.7 倍。


圖說:右邊的Claremont晶片,是Intel開發出的全球第一顆NTV晶片,只靠一片ㄧ吋大的太陽能板,就能跑Windows及Linux系統。

過去三十年,全球半導體界無不極力降低操作電壓,關鍵就是追求省電。努力到2005年,幾乎就在電壓1伏(1V)左右卡關,維持在0.8-0.9V左右,只有少數低到0.65V的晶片,靠著從一開始的電路就精心設計,並且以22奈米等級的製程技術來達到目標。

創新之路 結盟前進

2012年底,工研院資通所攜手台積電、晶心科技、中正與交通大學,開發超低電壓晶片技術,採用標準的CMOS製程,達到將操作電壓降到0.6 V以下的目標,在0.5V擁有穩定的表現。

Intel Labs靠著自己調製程,將Claremont的操作電壓降低到0.28V,這項成果於2012年於ISSCC首度發表以來,令世人驚艷。

工研院資通所所長吳誠文說,未來我們物聯網 ( IOT ) 要成熟的話,超省電、甚至可以從自然環境採擷電源的晶片電路技術,ㄧ定要先準備好。他強調,這是必要條件。

吳誠文表示,例如救災、山坡地邊坡監測、橋梁監測等任務,常在山區或偏遠無法供電地區,如果系統能夠從環境擷取能源,包括太陽光、體溫、震動、甚至是環境中的電磁波,將之擷取後轉換為電力,就能夠讓感測器(sensor)正常運作,達到綿密不間斷的感測網,實現M2M的應用。

Vida Ilderem指出,為了開發出創新且前瞻的M2M技術,創造智慧生活環境,Intel實驗室也與大學進行合作。例如與台灣大學合作的「Intel –台灣大學創新研究中心」(Intel-NTU CCC Center),就囊括了四十位大學教授、二十位Intel的研究人員、十多位博士後研究員,以及超過一百名學生,進行的合作專案多達二十個。


圖說:「Intel –台灣大學創新研究中心」結合Intel與台大的研究能量,致力於M2M技術開發。

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