中国IDC圈4月30日报道,串行链路(serial link)负责在微处理器与其他电子器件之间传输数据。尽管串行链路确实很重要,但是它们在50%至70%的时间却处于闲置状态。然而,闲置并不意味着断电。

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当前的技术要求串行链路保持通电状态,耗用的微处理器电量达到20%之多。而如果算上各方面的因素,这相当于占到数据中心用电量的70%.

伊利诺伊大学研究人员取得的突破

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Pavan Kumar Hanumolu

以副教授Pavan Kumar Hanumolu和博士生、论文第一作者Tejasvi Anand为首的伊利诺利大学电气和计算机工程系的一支科研团队已开发出了一种收发器,这种收发器可以将“始终通电”的串行链路转变成一种突发模式通信链路。这种通信链路处于闲置状态时,它能够断电;但一旦有需要,又能恢复通电。

该团队撰写的研究论文摘要写道:“理想情况下,突发模式链路通电/断电的时间为零,在断电状态下耗电量必须为零,而在通电/断电转换过程中,带来的能源开销必须为零。然而,这些要求实际上很难得到满足;突发模式通信在实现能耗配比操作( energy proportional operation)方面的功效有所降低。”

虽有难度,但能做得到

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Tejasvi Anand

Hanumolu解释,半导体研究公司(隶属北卡罗莱纳州三角研究园)赞助的这项研究旨在通过消除链路的耗电部件,从而缩减串行链路的耗电量。

“零耗电量”也许有可能,也许没有可能,但研究团队最好还是改进之前的突发模式技术,其内存接口的通电/断电时间为几百纳秒;如果是节能以太网(Energy Efficient Ethernet),则为几微秒。介绍该技术突破的新闻稿解释:“较长的通电锁定时间限制了串行链路节省耗电的机会。伊利诺利大学的这次研究将通电锁定时间缩短至不到20纳秒,这带来的效果就是耗电量缩减了44倍。”

伊利诺伊大学电气和计算机工程系发布的这份新闻稿声明:“研究团队估计,如果使用这一方法,北美的数据中心每年有望节省8.7亿美元;到2020年,全球数据中心每年节省的串行链路耗电量相当于日本一年的耗电量。”

收发器的硬件规格

想大致了解一下研究人员取得的成就,你就需要解读论文题目:3.7A 7Gb/s快速通电/断电嵌入式时钟串行链路收发器,通电时间为20纳秒,在65纳米工艺的CMOS中能耗配比链路的断电状态下耗电量仅为740微瓦。

该设备包括速率为7 Gbps的收发器,从断电状态切换至完全通电状态需要20纳秒。当链路断电时,65纳米CMOS中能耗配比链路的断电状态下耗电量为740微瓦,Hanumolu和Anand几乎实现了耗电量为零。论文标题所提到的65纳米CMOS是指互补型金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺,板线宽度为65纳米。

Hanumolu说:“串行链路耗电量缩减不仅惠及处理器和移动平台,还继续获得了摩尔定律带来的好处,因为计算能力和片外带宽又可以增加好几年,同时又不给处理器的耗电增添压力。”

Hanumolu和Anand研发的这项收发器技术适用于内存和网络环境的应用,从生产制造的角度来看,它可以应用于任何技术节点。如果我没理解错的话,这项研究还有望改善移动设备的耗电量。

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