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满足28nm迫切的低功耗需求

时间:06-05 来源:互联网 点击:

引言

降低电子产品的功耗是很现实的问题;在这种越来越强的能源意识以及迫切需要降低功耗的环境下,很多产品开发人员和生产商都制定了发展战略来赢得竞争优势。降低功耗为设计人员和最终用户带来了以下优势:

  • 支持开发人员更好的满足对功耗和散热要求较高的市场需求
  • 在相同的散热和功耗预算内,开发人员有更大的自由度来提高性能。
  • 降低运营和材料成本,实现更紧凑的产品。
  • 降低苛刻的散热要求
  • 敢于承担社会责任

元器件供应商必须为开发人员和生产商提供最佳选择来降低能耗,满足迫切的功耗需求,不然,在竞争中将会处于明显的不利地位。Altera最新一代28-nm器件帮助产品开发人员和生产商直接满足迫切的功耗需求。

迫切的低功耗需求

美国能源部预测全球发电量到2015年将超过20万亿千瓦时(kWh),2035年达到35万亿千瓦时,如全球发电量未来增长所示。在数据中心以及通信网络的推动下,电子设备用电量增长非常迅速。例如,美国的服务器和其他互联网基础设施的功耗从2000年的200亿kWh增长到2005年的400亿kWh,已经翻倍。Koomey, Jonathan, G博士,美国和全球服务器总功耗预测,斯坦福大学,2007年2月1在同一时期,全球同样设施的功耗从2000年的600亿kWh增长到2005年的1200亿kWh,也已经翻倍。

图1.全球发电量未来增长

展望未来,美国数据中心的功耗2011年将达到1000亿kWh,按照这一趋势,2020年将会翻倍。这种快速增长将对经济发展产生很大影响。2015年,服务器运转的能源成本将超过服务器硬件成本智能能源欧洲,高效服务器:——这会显著影响全球通信和数据中心基础设施的经济成本。

在快速增长的用电量中,数据中心只占了其中的一小部分。其他用电较多的领域包括传送数据的通信网络,用作数据流终端的PC和监视器等。所有这些都是信息和通信技术(ICT)部门的组成。很多工业组织以CO2等价排放量来衡量ICT部门的能耗,反映了工业领域排放了多少温室气体。ICT部门每年产生大约相当于500兆吨的CO2,30%来源于有线和无线通信,按照这种发展趋势,2020年将超过14亿吨,如全球ICT CO2排放量分布所示。SMART 2020,在信息时代实现低碳经济:

图2.全球ICT CO2排放量分布

对能源需求的快速增长促使政府和工业部门进一步提高能效。例如,美国政府是美国最大的能耗单位,每年成本高达200亿美元,它现在通过多种方式来降低功耗,包括只购买能耗小于1瓦或者待机功耗很低的产品。美国联邦能源管理项目,执行号13221,2001年8月2号:

同样的,欧盟制定了法规,要求产品的待机功耗只有1W到2 W,2013年降低到0.5W或者1W。加州也制定了法规,要求2013年电视的功耗降低49%。加州能源委员会,加州通过新的节能电视法案,2009年11月18号:

私人企业和工业组织也在积极采取措施降低功耗。例如,Verizon公司要求所有新设备的功耗必须比老设备低20%。Verizon Wireless,Verizon率先建立网络、数据中心和消费类设备的节能标准,20据工业组织GreenTouchTM,全球通信网络目前产生相当于3亿吨的CO2,Judge, Peter,阿尔卡特朗讯宣布提高网络运行效率1000-Fol,Eweek Europe,20据GSMA移动通信集团,包括便携式设备在内的全球移动通信基础设施产生了相当于245兆吨的CO2。移动通信(GSM)联盟全球系统,Green Manifesto,2009年11月1号:

所有这些组织都建议通过设置一些目标来减少温室气体的排放。例如,GreenTouch建议将互联网和其他通信网络的能效提高1,000倍,采取合适的手段到2015年实现这一目标。GreenTouch计划,Fast Facts:

类似的,GSMA虽然预测2020年移动链接将增长70%,达到80亿,但仍然建议移动领域努力保持目前的全球温室气体排放水平。与2009年相比,到2020年,其目标是每一链接的全球温室气体排放量降低40%。同样的GSMA文档预测“2020年全球排放能效可以提高15%。这是迅速减少排放,而且成本最低的选择。”移动通信(GSM)联盟全球系统,Green Manifesto,2009年11月1号:

理想的低功耗元器件

制定了这些低功耗目标后,产品开发人员必须进一步提高产品性能,同时降低能耗。而且,降低功耗还有助于帮助最终用户提高经济收益。例如,对于服务供应商依靠电子产品作为其商业模型的情况,降低功耗可以减少与电子设备供电和散热相关的运营开支。而且,降低总功耗能够降低实际供电需求。所有这些因素都有利于减小设备规模,降低投入和运营成本。如通过供应链来降低功耗需求所示,这些最终用户需求转换为设备供应商的需求,最终是元器件供应商的需求。

图3.通过供应链来降低功耗需求

FPGA和可编程逻

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