芯片级节能渐受关注

　　能源危机正成为全球关注的热点。有分析数据显示，到2050年，全球的能源消耗量将是目前的两倍，达到220亿吨。在IT领域，面对无限扩张的数据，以及这些数据之间的流动和交换，能耗更显得至关重要。市场分析公司Gartner预计，到2008年底，全球一半的数据中心将会遇到能源危机，而它们所消耗能量的60%以上用于冷却设备。
　　2005年，仅美国就消耗了40550亿千瓦时的电力，能耗快速增长的很大一部分因素是计算机和通信的发展带来的。

　　美国电力消耗中有1.2%用于互联网时代的新"农场"--"服务器农场"（server farms），例如，微软公司2007年在华盛顿州中部的昆西所建的服务器农场就有数十万台服务器和大量的数据存储系统，据推测每天耗电4800万瓦特。这座"服务器农场"只是微软计划在昆西开设的六座数据中心之一，此前，在得克萨斯州的圣安东尼奥，微软已经有一个价值5.5亿美元的数据中心。谷歌、雅虎也正在全世界建设数据中心。不计其数的半导体芯片正在其中散发自己的热量，越来越多的"服务器农场"在吞噬着珍贵的能源。

　　虽然科学家们建议各国应尽可能多地采用风能、水能等环保能源及效能较高的核能，以缓解世界能源的危机，但这些技术的实现仍然需要一个过程。因此，降低芯片功率已经成为半导体产业寻求创新的首要途径。

　　在低介电（low-k）绝缘电介质工艺、多核、High-K这些新锐技术一项一项完成后，许多半导体厂商都在芯片级节能研究方面开始下大功夫。
ON Semiconductor（安森美半导体）公司认为："在设计过程中，对应用的理解是关键。选择适当的半导体器件架构和开发流程、进行合理的软、硬件分割、采用合适的算法等在降低系统能耗方面都很重要。"这需要厂商在不同层次对产品进行整合。

　　Cadence公司认为："在数据中心和绿色网格中心，冷却成本正在超过设备本身，有一半的费用用于冷却这些半导体设备消耗的能量。"为降低芯片能耗，达到所需的功耗目标，设计团队越来越多地采用高级功率管理技术，例如多电压供应（MSV）和电源关断（PSO）。
National Semiconductor（美国国家半导体）公司认为：节能系统不仅仅依赖于芯片设计，还与系统架构有关，新的体系架构能够在不增加进程的条件下减少能源消耗。在数百万个小的芯片上，每一个细微的节能措施都能够让整体效果大不一样。

　　除了架构设计之外，电源控制技术也非常重要。现在的手机已经将通信、PDA、GPS、电视等功能集成在一起，便携式产品功能逐渐融合的趋势越来越明显。不同的半导体工艺需要不同的供电电压，形成多而广的输入电压，对电源管理提出新的挑战。要避免相互间的干扰，需要电源也随之改变，电源IC发挥的作用越来越大。几年前，电源IC还仅仅是集成稳压器件和DC/DC转换器，但现在电源IC涵盖很多内容，包括DC/DC、LDO（低压差线形稳压器）、电池充放电管理、PWM(脉宽调制)控制器等。
随着数据中心等高速应用数据吞吐量快速增大，功率管理和分配也需要实现更加智能化的控制，需要更多系统设计方法，实现更有效的软件/硬件分割。Intersil公司是电源管理IC领域的代表，该公司认为："一般来说电源优化包括按特定动能需求，将微处理器单元进行分离; 针对系统不同应用，分离电源轨（power rails）这种电源架构可以优化整体性能。从软件方面来说，在变换的模式下能对系统整体电源做实时管理的优化软件也非常重要。"

　　研究数据显示，在服务器领域，DRAM电力消耗大约占系统总电量的25%，而手持设备领域，DRAM对它们的耗电量和电池使用寿命有更大影响。德国DRAM大厂奇梦达(Qimonda)公司认为："低功耗对于电池供电设备、手机、音乐播放器以及其他移动多媒体设备来说是个必不可缺的要素，而存储器是系统功率设计中需要考虑的重要环节。

　　半导体厂商将芯片的能耗问题作为可持续发展的重要基础，必然使芯片级节能成为其关注的热点。