Zuinige ARM-processor werkt zonder kloksignaal

De ontwerpers van Philips-dochter Handshake Solutions hebben een processor gebouwd die werkt zonder kloksignaal. Volgens het bedrijf is deze ARM996HS het eerste commercieel beschikbare product dat op deze manier is opgebouwd. De asynchrone chip maakt gebruik van de ARM-instructieset en zou prestaties vergelijkbaar met een geklokte variant kunnen neerzetten voor slechts 36% van het normale stroomverbruik. De besparing ontstaat omdat transistors van een klokloos ontwerp alleen werken als ze echt nodig zijn, terwijl ze binnen een normale processor simpelweg op iedere kloktik reageren. Zelfs voor chips in embedded systemen tikt die klok tientallen tot honderden miljoenen keren per seconde. Naast een laag verbruik biedt het ontbreken van een centrale klok nog een ander voordeel voor embedded systemen: de chip veroorzaakt veel minder elektromagnetische interferentie.

De grootste moeilijkheid bij het ontwerpen van een asynchrone chip zonder centrale klok is om ervoor te zorgen dat de timing wel correct blijft, en het bedrijf geeft toe die problemen enigszins onderschat te hebben. Toen het project voor het eerst werd aangekondigd was het de bedoeling om in het eerste kwartaal van 2005 in productie te gaan op een 0,18 micron-procédé. Nu is het een jaar later en is men ondertussen overgestapt op kleinere 0,13 micron-transistors. Het bedrijf heeft er zelf vertrouwen in dat de chip in een keer goed zal werken, maar ARM is voorlopig nog wat afwachtender: zij willen eerst zien hoe de 996HS zich in de praktijk houdt, voor ze zelf soortgelijke ontwerpen gaan maken.

Links: synchroon, rechts: asynchroon. Schakelende transistors zijn met rood aangegeven.