211service.com
Reprogramowalne chipy mogą umożliwić natychmiastową aktualizację gadżetów
Starzenie się to przekleństwo elektroniki: gdy tylko kupiłeś gadżet, jego sprzęt jest przestarzały. Nowy, tani rodzaj mikroczipa, który może zmienić swój projekt w locie, może to zmienić. Bramki logiczne na chipie można przekonfigurować, aby wdrożyć ulepszony projekt, gdy tylko stanie się dostępny – sprzętowy odpowiednik aktualizacji oprogramowania często wypychanych do gadżetów, takich jak telefony.
Możliwość przeprogramowania: Ten chip może być rekonfigurowany w celu wdrożenia nowych projektów, umożliwiając w ten sposób modernizację sprzętu urządzenia.
Nowe żetony — wykonane przez startup o nazwie Tabela — są tańszym, mocniejszym konkurentem dla istniejącego typu reprogramowalnego układu scalonego znanego jako tablica programowalnych bramek (FPGA). FPGA są czasami dostarczane w gotowych urządzeniach, gdy jest to tańsze niż budowanie nowego chipa od zera — zwykle rzeczy, które są drogie i sprzedawane w małych ilościach, takie jak tomografy komputerowe. Częściej FPGA po prostu zapewniają sposób na prototypowanie projektu przed wykonaniem konwencjonalnego stałego mikroczipa.
Gdyby programowalne chipy były mocniejsze i mniej kosztowne, można by ich używać w większej liczbie urządzeń w bardziej kreatywny sposób, mówi Steve Teig, założyciel i dyrektor ds. technologii w firmie Tabula. Reprogramowalny projekt jego firmy jest znacznie mniejszy niż układ FPGA. FPGA są bardzo drogie, ponieważ są to duże kawałki krzemu, mówi Teig, a krzem [wafel] kosztuje około 1 miliarda dolarów za akr. Mówi, że czas potrzebny na przejście sygnałów przez stosunkowo dużą powierzchnię FPGA również ogranicza jego wydajność.
To jak przebywanie w bardzo dużym, jednopiętrowym budynku – kilometry korytarzy spowalniają, mówi. Podobnie jak w przypadku budynku, układanie warstw obwodów jedna na drugiej pomaga, zapewniając skrót między piętrami, mówi Teig. Niestety, technologia potrzebna do budowy ułożonych w stos chipów 3D jest nadal ograniczona do laboratoriów badawczych. Zamiast tego Teig znalazł sposób na to, aby żeton z jednym poziomem zachowywał się tak, jakby był ułożonych ośmiu różnych.
Wyobraź sobie, że wszedłeś do windy w budynku, a potem wyszedłeś, i że szybko przestawiłem meble, kiedy tam byłeś, mówi Teig. Nie miałbyś sposobu, aby powiedzieć, że nie jesteś na innym piętrze. Chipy Tabuli wykonują tę samą sztuczkę na przetwarzanych danych, przełączając się między ośmioma różnymi układami z prędkością do 1,6 miliarda razy na sekundę (1,6 gigaherca). Sygnały na chipie napotykają kolejno te różne projekty, tak jakby przeskakiwały poziom na zupełnie inny chip. Ze swojego zachowania, nasz [projekt] jest nie do odróżnienia od stosu żetonów, mówi Teig, który nazywa wirtualne warstwy żetonów fałdami.
Daje to korzyści w zakresie szybkości, ponieważ sygnały nie muszą przebyć długiej drogi po powierzchni chipa, aby dotrzeć do nowej części obwodu, jak to ma miejsce w FPGA. Kiedy chip ładuje nową fałdę, w miejsce starego pojawia się nowy obwód. Teig szacuje, że powierzchnia procesora Tabula jest mniejsza niż jedna trzecia równoważnego układu FPGA, co czyni go pięciokrotnie tańszym w produkcji, a jednocześnie zapewnia ponad dwukrotnie większą gęstość logiki i mniej więcej czterokrotnie wyższą wydajność.
Podobnie jak w przypadku FPGA, chipy Tabuli zawierają tablice wielu identycznych podstawowych bloków konstrukcyjnych, które można zaprogramować w celu zaimplementowania dowolnej funkcji logicznej. Magazyn pamięci na chipie zarządza różnymi konfiguracjami, przez które przechodzi chip.
Podejście Teiga ma sens, mówi Andre DeHon , który bada rekonfigurowalny sprzęt na Uniwersytecie Pensylwanii i sam eksperymentował z podobnymi projektami. Mówi, że większość obszaru na chipie FPGA to okablowanie potrzebne do połączenia elementów, które wykonują tę pracę. Ten nowy typ konstrukcji może działać szybciej i pozwala uniknąć części, które po prostu tam leżą, podczas gdy sygnały biegną długimi ścieżkami.
Tabula może wprowadzić rekonfigurowalny krzem, aby zastąpić konwencjonalne, stałe układy projektowe w większej liczbie miejsc, mówi DeHon. Stworzenie niestandardowego chipa wymaga gwarancji kilku milionów sztuk, mówi DeHon, a co za tym idzie, początkowego kosztu rzędu kilku milionów dolarów. To kwestia przesunięcia punktu podziału między kosztem tego a kosztem technologii rekonfigurowalnej.
Tańsze podejście z możliwością rekonfiguracji mogłoby umożliwić nawet dostawę elektroniki użytkowej z programowalnymi układami scalonymi, umożliwiając ich modernizację za pomocą nowych poprawek projektowych. Takie podejście jest obecnie stosowane tylko w niektórych drogich urządzeniach, takich jak stacje bazowe telefonów komórkowych. Sony może powiedzieć: „spójrz, co zrobił nasz konkurent Toshiba” i ulepszyć chipy w swoich telewizorach, aby zapewnić nowe funkcje, mówi Teig. Dotarcie do aparatów cyfrowych lub telewizorów jest zdecydowanie w zasięgu ręki.
Jednak Rich Wawzyrniak, który śledzi FPGA i powiązaną technologię dla firmy analitycznej Badania Semico wskazuje, że istnieją ograniczenia tego podejścia. Pobór mocy w przypadku tych urządzeń jest stosunkowo wysoki i prawdopodobnie zbyt duży dla urządzenia takiego jak telefon, mówi.
Ale ostatecznie, mówi DeHon, rekonfigurowalne chipy powinny jeszcze częściej zmieniać swój projekt, przesuwając swoje działanie, aby dopasować się do zadania w połączeniu oprogramowania i sprzętu. Te rzeczy są naprawdę platformami, które mogą wykonywać dowolne obliczenia. Wspaniała wizja polega na tym, że wymyślimy sposób na mapowanie kodu programu na chip podczas jego działania.