211service.com
Omprogrammerbara chip kan möjliggöra omedelbara gadgetuppgraderingar
Föråldrad är elektronikens förbannelse: inte förr har du köpt en gadget förrän dess hårdvara är föråldrad. En ny, billig typ av mikrochip som kan ändra sin design i farten kan ändra på det. De logiska grindarna på chippet kan konfigureras om för att implementera en förbättrad design så snart den blir tillgänglig - hårdvarumotsvarigheten till mjukvaruuppgraderingarna som ofta skjuts ut till prylar som telefoner.
Omprogrammerbar: Detta chip kan konfigureras om för att implementera nya konstruktioner, vilket gör att enhetens hårdvara kan uppgraderas.
De nya markerna – gjorda av en startup som heter Tabell —är en billigare, kraftfullare konkurrent till en befintlig typ av omprogrammerbart chip som kallas för en fältprogrammerbar grindmatris (FPGA). FPGA:er levereras ibland i färdiga enheter när det är billigare än att bygga ett nytt chip från grunden - vanligtvis saker som är dyra och säljs i små volymer som CT-skannrar. Vanligare är att FPGA:er helt enkelt tillhandahåller ett sätt att prototypa en design innan man gör ett konventionellt fast mikrochip.
Om programmerbara kretsar var mer kraftfulla och billigare skulle de kunna användas i fler enheter, på mer kreativa sätt, säger Steve Teig, grundare och teknisk chef för Tabula. Hans företags omprogrammerbara design är betydligt mindre än en FPGA. FPGA:er är mycket dyra eftersom de är stora bitar av kisel, säger Teig, och kisel [wafer] kostar ungefär 1 miljard dollar per acre. Den tid det tar för signaler att passera den relativt stora ytan på en FPGA begränsar också dess prestanda, säger han.
Det är som att vara inne i en väldigt stor byggnad på en våning – de mil av korridorer saktar ner dig, säger han. Precis som med en byggnad hjälper det att stapla lager av kretsar ovanpå varandra genom att ge en genväg mellan våningarna, säger Teig. Men tyvärr är tekniken som behövs för att bygga staplade 3D-chips fortfarande begränsad till forskningslabb. Istället hittade Teig ett sätt att få ett marker med bara en nivå att bete sig som om det vore åtta olika staplade.
Tänk dig att du gick in i hissen i en byggnad och sedan gick ut igen, och att jag ordnade om möblerna snabbt medan du var där inne, säger Teig. Du skulle inte ha något sätt att säga att du inte var på en annan våning. Tabulas marker utför samma trick på data de bearbetar, cyklar mellan upp till åtta olika layouter med upp till 1,6 miljarder gånger per sekund (1,6 Gigahertz). Signaler på chippet möter de olika designerna i sin tur, som om de hoppade upp en nivå till ett helt annat chip. Från dess beteende är vår [design] omöjlig att skilja från en stapel med marker, säger Teig, som kallar de virtuella markerlagren för veck.
Det ger hastighetsfördelar, eftersom signaler inte behöver färdas långt över ytan på ett chip för att nå en ny del av kretsen, som de gör på en FPGA. När chipet laddar en ny veck, dyker nya kretsar upp i stället för den gamla. Teig uppskattar att fotavtrycket för ett Tabula-chip är mindre än en tredjedel av en motsvarande FPGA, vilket gör det fem gånger billigare att tillverka, samtidigt som det ger mer än dubbelt så mycket logik och ungefär fyra gånger högre prestanda.
Liksom med FPGA:er innehåller Tabulas chips arrayer av många identiska grundläggande byggstenar som kan programmeras för att implementera alla logiska funktioner. Ett minneslager på chippet hanterar de olika konfigurationerna som chippet cyklar igenom.
Teigs tillvägagångssätt är vettigt, säger Andre DeHon , som forskar om omkonfigurerbar hårdvara vid University of Pennsylvania och själv har experimenterat med liknande konstruktioner. Det mesta av området på ett FPGA-chip består av de ledningar som behövs för att ansluta elementen som gör jobbet, säger han. Denna nya typ av design kan köras snabbare och undviker att delar bara sitter där medan signaler går längs långa vägar.
Tabula skulle kunna pressa omkonfigurerbart kisel för att ersätta konventionella, fasta designchips på fler ställen, säger DeHon. Att göra ett anpassat chip kräver en garanti på några miljoner enheter, säger DeHon, och därmed en förskottskostnad på flera miljoner dollar. Det handlar om att flytta övergångspunkten mellan kostnaden för det och kostnaden för omkonfigurerbar teknik.
Att göra det omkonfigurerbara tillvägagångssättet billigare kan göra det möjligt för även hemelektronik att levereras med programmerbara chips, vilket gör det möjligt för dem att uppgraderas med nya designjusteringar. Det tillvägagångssättet används för närvarande endast i en del dyr utrustning som mobiltelefonbasstationer. Sony kunde säga, 'titta på vad vår konkurrent Toshiba gjorde', och uppgradera chipsen inuti sina TV-apparater för att ge nya funktioner, säger Teig. Att ta sig till digitalkameror eller TV-apparater är definitivt inom räckhåll.
Däremot Rich Wawzyrniak, som spårar FPGAs och relaterad teknologi för analytikerföretaget Semico Research , påpekar att det finns begränsningar för detta tillvägagångssätt. Strömförbrukningen om dessa enheter är relativt hög, och sannolikt för mycket för en enhet som en telefon, säger han.
Men i slutändan, säger DeHon, borde omkonfigurerbara kretsar förändra sin design ännu oftare, ändra deras funktion för att matcha uppgiften i handen i en blandning av mjukvara och hårdvara. Dessa saker är verkligen plattformar som kan köra vilken beräkning som helst. Den stora visionen är att vi kommer på ett sätt för ett programs kod att mappas till chippet när det körs.