About / Advertise
Det har länge gått att spara energi i processorkärnor genom att sänka matningsspänningen när man inte behöver full prestanda. Nystartade Lundabolaget Xenergic ska göra om tricket med cacheminnet.
Att sänka spänningen kan tyckas vara självklar åtgärd för att spara energi men fungerar inte på ett cache, ett SRAM. Delar av den logik som används för att läsa och skriva till minnescellerna skulle sluta fungera.
I en systemkrets kan cacheminnet stå för uppåt 50 procent av energiförbrukningen. Enligt Xenergic går det i bästa fall att sänka energiförbrukningen i cacheminnet med så mycket som 90 procent. Exakt hur stor besparingen blir beror på hur det är konfigurerat och hur ofta processor och minne är aktiva.
– Det blir i varje fall en substantiell förbättring, säger Babak Mohammadi som forskat på lågenergikretsar på Lunds tekniska högskola och är vd och medgrundare av Xenergic.
Delar av det nya minnet är patenterat, annat kan liknas vid ett recept på hur man konfigurerar minnet. Mer än så vill de två grundarna inte berätta om vad som gör det speciellt.
– De flesta brukar ta den klassiska arkitekturen och lägga till några saker för varje ny generation. Det är lite som att hålla en dinosaurie vid liv. Vi har en helt ny arkitektur, säger Joachim Rodrigues, associerad professor på Lunds tekniska högskola och medgrundare av Xenergic.
– Vi har inte återanvänt någonting annat än bitcellen. För varje ny processgeneration optimeras den för att få så hög yield som möjligt, att ändra på den skulle inte vara bra, tillägger Babak Mohammadi.
SRAM har en eller flera portar beroende på tillämpning. Ju fler de är, desto mer yta går det att spara med Xenergic:s minne.
– Vi har ersatt en del block som är begränsningar i den traditionella arkitekturen.
Processorföretag som amerikanska Ambiq och finska Minima har visat att man kan sänka spänningen under tröskelnivån och ändå få logiken att fungera. Baksidan av myntet är låg klockhastighet. Minima har insett att en vettig kompromiss är att lägga sig runt tröskelnivån för att få tillräcklig prestanda för att kunderna ska tycka det är intressant.
Samma fysikaliska lagar gäller för SRAM. Går man ned för långt blir klockhastigheten väldigt låg. 500 mV ser därför ut att vara en lämplig undre gräns för matningsspänningen, utan att prestanda bli allt för lidande.
Xenergics minne passar därför tillämpningar där energiförbrukningen står i fokus och klockhastigheten är måttlig. I praktiken innebär det batteridrivna apparater, men också produkter som drivs med energiskördning. Däremot är det inget för dedicerade SRAM som normalt klockas mycket snabbt.
Minnet har implementerats i kisel under Babak Mohammadis forskningsarbete. Den senaste versionen är tillverkad i 28 nm och ska levereras i dagarna.
– Det ska inte vara något problem att skala till andra processer, säger Joachim Rodrigues.
Planen är att sälja minnet i form av ip-block till halvledarföretag, OEM-företag och andra som konstruerar halvledarkretsar. Försäljningen kan ske via EDA-företag, andra ip-leverantörer men också via foundryn som alla tillhandahåller ip-block.
Hur långt bort en första kommersiell produkt ligger vill varken Babak eller Joachim spekulera i.
– Vi pratar med potentiella kunder. Det kan hända i år eller nästa år, säger Babak Mohammadi.
Just nu pågår utvecklingen av en minneskompilator där man bland annat specificerar storlek och antal portar. Verktyget genererar sedan en ”svart låda” som kunderna använder i konstruktionsarbetet. Den svarta lådan ger bland annat timing och energiförbrukning. Dessutom skapas layouten som går direkt till foundryt och som behövs för tillverkningen.
– Vi kommer att kunna leverera vad som helst till vilken processnod som helst.
Företaget grundades i augusti förra året och idag jobbar runt tio personer med utvecklingen. Alla är dock inte heltidsanställda.
Xenergic har nyligen fått ett projekt på 300 000 kronor beviljat av Vinnova. Det handlar om en förstudie som ska undersöka hur minnet kan användas i en krets för maskininlärning.
– Vi jobbar på att ta in pengar. Det borde komma nyheter mycket snart, säger Joachim Rodrigues.
