Bedrijf: 'Chipklok kan vier keer zo zuinig'

Het Californische bedrijfje Multigig heeft een nieuwe manier ontworpen om chips van een kloksignaal te voorzien. De Amerikanen kunnen de energiehonger van de klokgeneratoren naar eigen zeggen met 75 procent reduceren. Dat is een forse besparing, als in aanmerking wordt genomen dat sommige chips meer dan de helft van hun stroomverbruik voor de klokpulsen gebruiken. Ook leidt het lagere energieverbruik tot hogere snelheden. De makers hebben inmiddels 22 patenten op hun zogeheten 'Rotary Wave'-technologie, en vijftig patentaanvragen zijn nog in behandeling. Het bedrijf produceert zelf geen elektronica, maar een aantal grote halfgeleiderfabrikanten is al bezig met het onderzoeken van de toepassingen van de uitvinding.

De techniek is gebaseerd op het gebruiken van de energie van de ene klokpuls om de volgende in gang te zetten. Door de toepassing van de vondst ontstaan wel timingproblemen, maar de wetenschappers van het bedrijf zijn erin geslaagd om de elektronica 'zelfsynchroniserend' te maken, waardoor de klokpulsen tot op enkele picoseconden nauwkeurig zouden zijn. Dat zet in theorie de deur open voor chips die op tientallen of zelfs honderden gigahertzen draaien. De uitvinding is verder geschikt voor allerhande productieprocessen, van CMOS tot SOI, en ze kan bovendien voor zowel elektronische schakelingen als voor optische en draadloze verbindingen worden ingezet. Toepassingen zouden al binnen anderhalve maand op de markt mogen worden verwacht, al zal het nog jaren duren voordat de Rotary Wave gemeengoed is: 'Intel zal de Pentium niet morgen opnieuw rond deze techniek opbouwen', weet een woordvoerder - maar dat hadden we ook niet verwacht.

Reacties (54)

[newinca]

Dit is gebaseerd op een redelijk bekende techniek waarbij je een soort LC kring vormt met het clock netwerk. Je gebruikt het kloknetwerk als C en een bond-wire of externe draad als L.

Het klinkt heel goed allemaal, maar er zijn een heleboel problemen die toepassing in CPU e.d. bemoeilijken.

Heel het design en productie proces is namelijk gebaseerd op een standaard methodologie flow en er komen massa's gespecialiseerd software bij kijken voor de chip geproduceerd en getest kan worden. Dat gooi je niet zomaar overboord.

Ook niet vergeten dat met het hier enkel over de klok heeft: de logica wordt niet sneller. Dus beweringen dat je hiermee chip 100x sneller kan laten draaien zijn BS.

In een typische grote hedendaagse chip heb je een klok onzekerheid van een 100 ps of zo. Als je een klok hebt van 1 GHz (ik gebruik even ronde getallen), dan heb je dus een onzekerheid van 10%. De maximale snelheid is dan 900 Mhz, al kan je dat weer verhogen door te selecteren op snelheid na productie (binning), zoals wordt gedaan met CPU en GPU's.

Als deze techniek dat kan reduceren to 0%, dan win je dus eigenlijk echt niet zoveel: het kritische timing pad is immers niet de klok maar de ALU's en andere logica.

Voor power consumption is het inderdaad best wel interessant, maar, opnieuw, er moet eerst een hele software toolset voor ontwikkeld worden...

[i-chat]

tuurlijk heb je hier gelijk, als je zegt dat de logica niet sneller wordt,

maar wat je wil kunt stellen is dat energie verbruik minder wordt, (soms wel tot 75?? procent efficienter??),

dat betekend gewoon weg dat je voor die P4 op 6ghz geen stikstof koeling meer nodig hebt (en er zijn immers al 's gasten gewees die die pie-test gewoon netjes afdraaide op zulke clock frequenties.

inderdaad zullen ongelofelijke winsten (naar 10ghz of meer) zeer ongwaarschijnlijk zijn, maar een passief gekoelde conroe of opteron x2 op 2 a 3 ghz behoord nu wellicht ineens <u>wel</u> tot de mogelijkheden....

[newinca]

Een typisch kloknetwerk verbruikt 30% van het vermogen van een chip, al is dat wel nogal variabel wat betreft te toepassing.

Als je dat met 75% reduceert, dan gaat het verbruik van een cihp van 100W met 100 * 30% * 75% = 22 W naar beneden.

Dat is mooi meegenomen, daar niet van, en het kan het verschil betekenen tussen al dan niet geforceerde koeling maar echt grote wonderen moet je niet van verwachten.

[Toolskyn]

Misschien is de G-/MHz strijd nog niet voorbij

Kijk dit is nou een uitvinding waar je nog eens een patent op mag aanvragen, zulke uitvindingen moeten we vaker tegenkomen, als het echt waar is natuurlijk!

Maar zou dit nu betekenen dat bijv een computer die 100 Watt verbruikt met deze techniek naar een verbruik van laten we zeggen 70 Watt kan gaan of zelfs nog minder.

[engelbertus]

sommige ricessors gebruiken 50% voor de kloktikken. en die worden dan 75 %zuiniger.
100 watt wordt dan 62,5 watt ;-)

[Verwijderd]

Dus jouw harde schijf, videokaart, optische drive en beeldscherm verbruiken geen energie?

Het gaat hier gewoon om het idee; het kan voor een significante energiebesparing zorgen

[Noxious]

100/2 = 50
(50/100)*25=12,50

50+12,50=62,50 Watt toch?

edit: ik ben weer te sloom

[Universal Creations]

pico is 1 biljoenste seconde => 1 Terahertz

[Verwijderd]

De picoseconden nauwkeurigheid heeft betrekking op de afwijking t.o.v. een perfecte generator, het gaat niet over de snelheid van de generator zelf.

[Verwijderd]

'Enkele picoseconden' => enkele honderden gigahertzen

[voodooless]

exact, dat zou dus betekenen dat de afwijkingen mbt het echte kloksignaal, zeg 5 Ghz eigenlijk nog steeds erg groot zijn.

[Noxious]

De techniek is gebaseerd op het gebruiken van de energie van de ene klokpuls om de volgende in gang te zetten

een soort digitaal vliegwiel?

[b19a]

Laat dat "digitaal" maar vangen, electrisch is nog altijd niet digitaal . Je hebt altijd nog de overgangsfase (0 naar +), of voltages die niet helemaal 0 zijn bijvoorbeeld...

Dus meer een electrisch vliegwiel

[Joske Pauwels]

Of laten we zeggen een elektronisch vliegwiel.

Elektrisch kan tenslotte ook gewoon een mechanisch vliegwiel zijn dat aangedreven wordt door een elektromotor... of zelf onder stroom staat

[TD-er]

Ik vraag me af hoe makkelijk het is met deze techniek om een flexibele klokgenerator te maken.
Het lijkt me dat dit systeem een soort eigen frequentie heeft waarop het dus zo zuinig kan werken, maar dat het dus meer energie gaat kosten om van die eigen frequentie af te wijken en dan nog steeds een stabiele frequentie te leveren.

[Hoogie2004]

waarom wil je nog een flexibele frequentie? als de stabiele (hoge / hoogste) frequentie zuiniger is als de laagste flexibele frequentie (flexibel genomen op huidige manier van clock genereren)

(ik doel hierbij het meest op toekomstige processoren / rekenunits)

[TD-er]

Omdat je dan makkelijker verschillende producten kunt uitbrengen, die elk op een andere frequentie werken, terwijl je van dezelfde onderdelen gebruik maakt.
Bijvoorbeeld als deze klokgenerator in de processor gebakken zit, dat je de processor dan als een lager geklokt exemplaar kunt verkopen, wanneer 'ie de hogere snelheid niet helemaal kan bijbenen.
Of dat je bijvoorbeeld op het niveau van een mainboard een lagere kloksnelheid kunt selecteren om diverse CPU's te kunnen plaatsen.
Of omdat je (ook) in een low-power-mode moet kunnen werken en die is over het algemeen vaak op een lagere frequentie.

[siepeltjuh]

Dat kan nu toch ook?!

Dat het ding tig keer meer klok tikken kan leveren, wil niet zeggen dat je ook van iedere tik gebruik moet maken. Je zou iets kunnen inbouwen zoals bij het geheugen / bus tegenwoordig ook wordt gebruikt.

Die draaien ook niet op 100%

[TheCapK]

Jij bedoelt een Multiplier?

[Hoogie2004]

Als je dan de hoogste frequentie met maar 25% verbruik van de huidige chips kunt maken waarom dan nog terugklokken... warmte zal dan ook niet meer het probleem zijn, en in de meeste toepassingen zal de extra rekenkracht alleen maar voordelen hebben. Als dan alle chips dezelfde frequentie doen, word het ook nog eens goedkoper om ze te bakken, doordat et dan echt massaproductie word.

[Verwijderd]

picoseconden? Is dat veel?

[Verwijderd]

1 picoseconde = 0,000000000001 seconde

[Zanthr]

nee, is dat weinig!

[Verwijderd]

Dat zet in theorie de deur open voor chips die op tientallen of zelfs honderden gigahertzen draaien.

Zit er niet een limiet aan de snelheid waarop de huidige transistoren in een IC te schakelen zijn?

Het is weldegelijk interessant maar ik denk dat honderden gigahertzen voorlopig alleen nog utopie is. Het meest interessante lijkt me dan ook het energiezuiniger krijgen van CPU's en in mindere mate de GPU's (de meeste engergie gaat daar immers verloren in de shaders)

[TD-er]

Het idee wat ik erbij heb, is dat wanneer een deelproces klaar is dat deze het volgende deelproces kan aantikken.
Dan krijg je dus geen problemen meer met dat de klok niet over de hele chip gelijk loopt, omdat je hele principe daar ook vanuit gaat.
Dus het zal een compleet andere opbouw van de processoren inhouden en vrij veel buffering vragen over de hele chip.

[engelbertus]

wat bedoel je met deelproces.. in een andere core?

een chip doet toch maar 1 ding tegelijk dus er staat nooit iets te wachten op iets dat klar is. datgene wordt pas in de cip uitgevoerd als het andere al klaar is en dus in de volgende tik. of dat nu dezelfde tik is of een andere is niet zo van belang.

het zou dan dus om multicore moeten gaan en dan zou je dus in al die cores al van te voren moeten weten wat er na het proces van enige andere core gedaan moet worden, en dus moet je nu van te voren je hele proces gaan inplannen op de processor. wat eigenlijk een taak op zichzelf is. en vooruitzien, is nu eenmaal erg moeilijk. je zou dus veel "mogelijke situaties die zijn voorspeld" in de prullenbak gooien, ook weer erg zonde van de tijd.

[Verwijderd]

heb je wel eens de ingewanden van een moderne processor gezien? Komt de term IPC ergens vaag bekend voor?

Instructions Per Clock, en als ik het me goed kan herrineren was de reden dat de athlons zo goed waren voor games dat ze meerdere (2 of 3) integer berekeningen per kloktik konden uitvoeren. De pentiums waren relatief sneller met floating point berekeningen die veel voor videobewerking werd gebruikt.

[catfish]

ik denk dat daar het 'zelfsynchroniserend' erbij komt, als de chip zelf zorgt voor de synchronisatie, dan gaat hij gewoon zo hard als hij kan, en dan blijft het gewoon constant

lijkt me wel een probleem met het huidige commerciele model met 10 types om prijsspreiding te hebben, hoewel: 1 tragere ertussen en dat probleem is ook opgelost

[lvh]

De chipklok kan binnen de processor ook gewoon weg. Asynchrone processors zijn nu niet zo ongelofelijk moeilijk qua design -- het grootste probleem is dat alle andere hardware, dan denk ik vooral aan dingen die aan een HT/PCI/PCIe bus hangen, nog steeds een klok verwacht.

[newinca]

Ja, dat wordt al *jaren* beweerd.

En er is nu inderdaad al een ARM-compatible processor op de markt die zo werkt.
Het grootste probleem is niet dat andere hardware: met hier en daar wat handshaking signalen valt dat heel gemakkelijk op te lossen.
Het probleem is dat er geen methodologie is om efficient deze chip te designen en produceren. De beschikbaarheid van design software is cruciaal voor het efficient designen van een chip (van welk type ook.)

[engelbertus]

ik denk dat de energie van de klokpuls wordt hergebruikt zeg maar, en dat dat dus energie scheelt.doordat het energieverlies bijvoorbeeld niet elke puls hetzelfde is, ontstaan er dan de timingproblemen die werden geneomd, maar daar is iets erg nauwkeurigs op gevonden, ( tot op enkele picoseconden)

afwijken zal dan misschien minder makkelijk zijn, maar hoeveel zuiniger is het terugklokken tot de helft van de ghzen, tov een klok die 75 % minder energie gebruikt, in een tijd dat de ghzen niet meer de motor van de chip zijn. de kracht van chips wordt niet meer zo sterk afhankelijk van de ghzen, en dus misschien is de noodzaak tot onderklokken dan ook niet meer aanwezig.

toch zul je misschien wel nog gemakkelijk een andere frequentie kunnen gebruiken, als die bijvoorbeeld precies de helft gaat worden,
en misschien wordt de kloksnlelheid nu wel niet meer afhankelijk van de trilling van iets, maar wordt het gewoon een hardwarematige aansturing ingebakken in de chip, tenslotte hebben ze ook het timingprobleem getackeld. wie zegt dat men niet veel meer kan bijsturen dan slechts een afwijking van een paar picoseconden.

ik stel me dus voor dat de restenergie wordt opgeslagen tot het exacte moment ( op de picoseconde getimed) op slaat.

het "juiste moment" wordt dan bestuurd, en het lijkt me dat je die timing dan zelf kunt bepalen. het is dan misschien zelfs wel makkelijker om de snelheid te regelen.

[hottestbrain]

Toch wil ik best een wedje leggen dat een 100 ghz pentium II sneller is dan de bak die jij thuis hebt staan

[engelbertus]

ja, maar daar heb ik ook geen twijfekls over, wat ik wel denk is dat een conroe processor op evenveel mhz als een pII wel eens beter zou kunnen presteren dan die pII

nutteloos gemaakte tikken zijn dus duur, en bij de nieuwere processors worden de tikken steeds beter benut.. tenminste dat is wat ik begrijp als ik lees dat de ghzen niet meer bepalende factor zijn voor een chip.

toekomstige processor technologie hoef je dus niet te vergelijken met iets van vroeger.

een pII was gebaseerd op meer mhz i meer power, tegenwoordig is dat minder van belang.

als je met 1 tik, meerdere cores aan het werk zet bijvoorbeeld.

en in dat licht. als je multicore hebt, en de pc hoeft niets te doen. terigklokken naar o hz moet toch wel te doen zijn?
dan kost het niets meer voor die core mete en dual core is het dan al hetzelfde effect als een frequentie die met de helft daalt.

wat ik dus wil zeggen is dat het terigklokken, zeker in het geval dat de klok niet meer zoveel energie gebruikt, een stuk minder effectief wordt.

[peke]

wat ik wel denk is dat een conroe processor op evenveel mhz als een pII wel eens beter zou kunnen presteren dan die pII
Dat is dus niet het geval.
De PII heeft een stuk kortere pipeline dan een Conroe.
In het beste geval zal de Conroe even snel zijn, gemiddeld gezien zal de PII echter de winnaar zijn.
Het punt zit hem dat een PII zelfs al zou die op 65nn gebakken zijn misschien 1GHz kan halen, Dit omdat er te veel gedaan wordt in 1 klokpuls om hoge frequenties te halen.
Met een hogere f worden de klokpulsen korter, de tijd die nodig is om iets uit te voeren op de cpu blijft echter gelijk waardoor om hogere klokpulsen te halen de pipeline langer moet worden en er dus minder gedaan wordt in een klokpuls.

[Eldee]

[offtopic]Weet je dat je toetsenbord een shift-toets heeft? Hier kun je HOOFDLETTERS met krijgen. Die staan meestal aan het begin van een zin...[offtopic]

[Xorgye]

Dus AMD heeft wat cools om strax mee te komen

[Str1ngS]

Intel kan dan de netburst architectuur her-introduceren