Universiteit Aken ontwikkelt koelere chip

Door toenemende hitteproblemen wordt het steeds moeilijker om processors naar hogere prestatieniveaus te schalen en om handzame apparaten als notebooks en handhelds koel te houden. Onderzoekers van de Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule in het Duitse Aken zijn er echter in geslaagd een chipontwerp te ontwikkelen dat warmteproductie beter tegengaat dan de huidige, zo hebben zij op een congres voor elektronische circuits in Lissabon bekendgemaakt. Volgens Professor Tobias Noll is het bij chipontwerp zaak om elementen die veel met elkaar moeten communiceren dichter bij elkaar in de core te plaatsen en daarnaast zoveel mogelijk berekeningen in de chip parallel uit te laten voeren. Omdat het echter ondoenlijk is om tijdens de productie voor alle transistors met deze optimalisaties rekening te houden, koos Noll ervoor om alleen de echte energievreters in de core aan te pakken. Op deze wijze wist hij een 0,13micron chip te bouwen met 64.000 transistors, die maar liefst zes keer zo weinig warmte voortbracht als met de huidige technieken gangbaar zou zijn:

Beim Entwurf der Schaltpläne sorgten sie für kurze Kommunikationswege: Schaltelemente, die öfter Daten miteinander austauschen als andere, wurden auch näher zueinander platziert. Weitere Energieersparnis erbrachte paralleles Rechnen, also die zeitgleiche Ausführung mehrerer Operationen. Dies erfordert zwar zusätzliche Schaltkreise, macht aber den Rechenbaustein schnell, ohne dass die Wärmeabgabe pro Fläche steigt.

Und auch bei der Umsetzung der Schaltpläne in reale Halbleiterstrukturen zeigte sich erhebliches Potenzial zur Wärmeminderung. Denn der Energieverlust der winzigen Transistoren hängt empfindlich von ihren Proportionen ab: Bei gleicher Transistorlänge wächst er mit größerer Breite des Transistorkanals. Die Abmessungen aller Transistoren anzupassen, ist indes zu aufwändig. Nolls Team machte sich die Erfahrung zunutze, dass unter zahllosen Schaltelementen bestimmte Anordnungen von Transistoren besonders viel Wärme produzieren. Und genau diese Energiefresser wurden von den Wissenschaftlern gezielt optimiert.

Reacties (25)

[Verwijderd]

vreemd dat intel en amd hier niet opkomen!
goede zet in ieder geval

[apa]

Bij mijn weten is dit iets gelijkaardigs als wat Intel gedaan heeft met de Prescott; behalve dan dat bij de Prescott (bij mijn weten) niet specifiek gekeken wordt naar de energievretende delen.

De plaatsing van de verschillende componenten van de cpu wordt vanaf de Prescott niet meer door mensen gedaan, maar door een programma. Dat programma berekent een "kost" voor de plaatsing die gebaseerd is op statistieken van de hoeveelheid communicatie tussen iedere 2 componenten onderling en hun fysieke afstand binnen de core. Het programma probeert dan de totale kost van de plaatsing te minimaliseren.

[ocf81]

Processor design wordt naar mijn weten al sinds midden jaren 90 niet meer door mensen gedaan, hooguit nagekeken voor optimalisaties en QC.

[Verwijderd]

"Bij mijn weten" kan het nog waziger

Veel effect heeft dat niet gehad dan......

[Verwijderd]

't Is natuurlijk de vraag, in hoeverre AMD en Intel dit zelf al bedacht hadden en ook al lang toepassen.
Een standaard 64.000 transistor-chip optimaliseren lijkt me wat eenvoudiger dan om het ontwerp van Intel en AMD te verbeteren.

[Verwijderd]

hoeveel transistors dacht je dat l1 en l2 cache geheugen nemen?

omdat onze CPU's nu heel veel cachen e.d. hebben hoef je daar niet gebruik van te maken bij het optimizen

cache heeft namelijk de eigenschap dat 1 bit precies hetzelfde is als de volgende bit, en dat dus xxx bytes lang
dus daar kun je niet veel aan veranderen, maar je transistor count schiet wel gigantish omhoog

[Verwijderd]

Dit is naar mijn weten al een vrij oude gedachtte; in den beginne werden alle chips ontworpen om de belangrijkste delen zo dicht mogelijk bij elkaar te plakken.
Verbaasde me vroeger ook altijd als ik zo'n microfoto van een chip zag met duidelijk herkenbare, afgescheiden blokken voor FPU's, MMU's, etc.
Met ruim over de miljoenen transistoren zoals bij x86 varianten is dit alleen niet zo makkelijk als met 64.000 (complexiteit van ontwerp neemt zo ongeveer kwadratisch toe met aantal transistoren), vooral aangezien er zelfs tegenwoordig nog vrij veel mensenwerk bij het ontwerpen van chips komt kijken; "door elkaar" plaatsen van de transistoren zou een ware ontwerp-hel worden tenzij het volledig geautomatiseerd kan.

[MikeyMan]

het gaat er volgens het bericht om dat er 2x zo weinig warmteproductie is als met gangbare technieken mogelijk zou zijn. Inhoudende dat als er, volgens de technieken die momenteel gebruikt worden door de chipbakkers, een chip met 64000 transistors geproduceerd zou worden; hij 2x zoveel warmte zou produceren dan de chip van de universiteit. Dus ik neem aan dat dit zeker wel een toegevoegde waarde heeft...

[Twisted]

In aktueller 130-Nanometer-Technologie bauten sie einen Chipbaustein mit 64.000 Transistoren, der nur ein Sechstel der Wärme erzeugt, wie nach dem herrschenden Trend zu erwarten wäre.

Het gaat dus om een zesde (1/6) warmte productie. Dat scheelt dus enorm. Ik vraag me trouwens af of die ontwikkeling niet iets met Siemens te maken heeft want die ondersteunt de uni in Aachen.

[Edit] Eek! Ja idd, verkeerd vertaald vanuit het duits. Maar dat was ook wat ik bedoelde ("minder" weggehaald)

[McOrmick]

der nur ein Sechstel der Wärme erzeugt

... Volgens mij staat hier juist een zesde deel ... niet een zesde deel minder ... het geplaatste artikel heeft de juiste vertaling.

[jazz]

http://howstuffworks.lycoszone.com/microprocessor1.htm

8080, 1974, 6,000 transistors, 6 microns, speed 2 MHz
8088, 1979, 29,000 transistors, 3 microns, speed 5 MHz
80286, 1982, 134,000 transistors, 1.5 microns, speed 6 MHz
80386, 1985, 275,000 transistors, 1.5 microns, speed 16 MHz
80486, 1989, 1,200,000 transistors, 1 microns, speed 25 MHz
Pentium, 1993, 3,100,000 transistors, 0.8 microns, speed 60 MHz
Pentium II, 1997, 7,500,000 transistors, 0.35 microns, speed 233 MHz
Pentium III, 1999, 9,500,000 transistors, 0.25 micron, speed 450 MHz
Pentium 4, 2000, 42,000,000 transistors, 0.18 micron, speed 1.5 GHz

Laten we inderdaad even niet de veel grotere complexiteit van de 'mainstream' processoren vergeten..

[Verwijderd]

inderdaad met die 64.000 transistors valt dat eigenlijk vreed goed mee...

Maar de techniek is er en kan gebruikt worden maar verwacht geen reductie van 80%

[Verwijderd]

Is het niet zo, dat als je alle energie vreters bij elkaar plaatst in de core je 1 grote energievreter krijgt? En zou dat niet nadelig zijn voor de rest van je ontwerp (ik denk aan lokale oververhitting). Zeker als je met meer dan 64.000 transistoren werkt.

[Verwijderd]

Dat de warmte productie een factor 6 omlaag kon is een zeer intressante ontwikkeling, echter vraag ik me af ofdat de chip in kwestie ook minder energie verbruikt, want zover ik weet is INPUT gelijk aan OUTPUT en als er minder warmte (OUTPUT) is zal er ook minder energie (INPUT) door de chip verbruikt worden? Gezien het feit dat de warmte productie een factor 6 lager is hoe zit dit dan met het energie verbruik?

[Verwijderd]

Wat ik me afvraag, is hoe die 64000 torren zijn geplaatst, in een plat vlak, of als een kubus gestapeld. In de huidige chippen is zeg maar 3D toegepast, waarbij warmte die intern ontstaat slecht kan worden afgevoerd. In hoeverre deze techniek kan worden toegepast met de hedendaagse 3D technieken, met tientallen miljoenen chips, vraag ik me ernstig af.

De "grote" jongens zullen ook hier wel over na hebben gedacht, die zien blijkbaar meer in http://www.tweakers.net/nieuws/28809 (jaja, zonet gepost!)

Enige tijd geleden las ik een artikel waar met atomen vloeistof werd gekoeld, een soort waterkoeling in de chip dus, ben effe de link kwijt ... Sorry!

[Verwijderd]

Misschien dat dit zorgt voor hogere overclockmogelijkheden Als je nu de cpu's 50graden stressed hebt, dan zullen ze met deze technologie hier wel onder gaan zitten waardoor je dus misschien verder kan overclocken. Zou wel mooi zijn natuurlijk. Zou mooi zijn als AMD deze technology zou overnemen en dan de cpu's gewoon unlocked laat.

[KatirZan]

Athlon zal nooit zijn CPU's unlocked laten, maar de technologie voor koelere chips is opzich wel een goeie!

tot 6 keer koeler, dwz een stressed cpu van 50c terugbrengen naar zo'n 20c

[2bme]

Athlon zal nooit zijn CPU's unlocked laten, maar de technologie voor koelere chips is opzich wel een goeie!

tot 6 keer koeler, dwz een stressed cpu van 50c terugbrengen naar zo'n 20

FYI
De Barton's van AMD zijn allemaal geunlocked....

Ben trouwens ook benieuwd waar je die 20graden vandaan haalt. Je moet al leuk coolen om je kast op 20 graden te krijgen.. (in de winter wat minder natuurlijk..)

@jeroen9: AMD is niet diegene die kampt met hitteproblemen

Maar ik heb een poging gedaan om het duitse artikel te lezen (mijn duits is niet al te best) maar hij heeft geen intel of AMD chip gepakt, dus wat er hier allemaal meteen geroepen wordt over intel en amd...?
Natuurlijk ga je daar vervolgens wel aan denken, maar het wil er bij mij niet in dat in projecten waar miljoenen besteedt wordt aan optimalisaties, men niet op het idee is gekomen om de 'banen' zo kort mogelijk te houden.... want dit zorgt niet alleen voor minder warmte, ook voor minder latency, dus meer snelheid.

Ik denk dat het hier vooral gaat om de overige chips op het moederbord, die niet geoptimaliseerd zijn...

[Fairy]

20 graden? dat kun je helemaal niet weten als je de ambient temperatuur niet kent.

Bijvoorbeeld:
Omgeving: 20 graden
Stressed CPU: 50 graden
50-20=30 verschil delta t.

30 delen door 6 is 5. Kom ik uit op 25 graden, maar ook dan verwacht ik niet dat dit ooit gehaald gaat worden.

[zeekoe]

hmm... ik herinner me mn natuurkundeleraar die zei "warmte != temperatuur"
deze techniek brengt de geproduceerde warmte met een factor 6 terug, en hoe dat dan zit met de temperatuur... geen idee

[Verwijderd]

Cool!

[Verwijderd]

Ja en toch (weer) een hot item...