Los estándares técnicos son omnipresentes. Cuando son efectivos, permiten la innovación, mejoran la calidad y reducen los costos. Durante los últimos cinco años, he estado involucrado en esfuerzos de estandarización técnica que son un gran ejemplo de estándares efectivos. Esto se denomina formato de potencia unificado y el nombre oficial es 1801-2009: estándar IEEE para el diseño y la verificación de circuitos integrados de baja potencia. Los estándares técnicos son omnipresentes. Cuando son efectivos, permiten la innovación, mejoran la calidad y reducen los costos. Durante los últimos cinco años, he estado involucrado en esfuerzos de estandarización técnica que son un gran ejemplo de estándares efectivos. Esto se denomina formato de potencia unificado y el nombre oficial es 1801-2009: estándar IEEE para el diseño y la verificación de circuitos integrados de baja potencia.
Reducir o reducir el consumo de energía de los productos electrónicos es uno de los desafíos más importantes que enfrenta la industria de automatización del diseño electrónico. Desde dispositivos móviles hasta grandes centros de datos, reducir la cantidad de energía consumida por los circuitos integrados internos es esencial para la duración de la batería, la satisfacción del consumidor, el costo y la sustentabilidad.
Hay dos tipos principales de disipación de potencia en los circuitos integrados: dinámica y de fuga. El consumo de energía dinámico se produce cuando los componentes de un circuito integrado cambian de estado, es decir, de activado a desactivado o viceversa. El consumo de energía de fuga (también llamada energía estática) generalmente ocurre cuando los componentes están inactivos. (Algunas fugas de energía se consumen durante la conmutación, pero la mayor preocupación es la energía desperdiciada utilizada durante la inactividad).
Normalmente se utilizan dos técnicas para reducir el consumo de energía de los circuitos integrados: sincronización de reloj y optimización de umbral de tensión múltiple. Durante la sincronización del reloj, los componentes que no están cambiando de estado se desconectan del reloj. (Un “reloj” es una señal distribuida que controla el funcionamiento general de un circuito integrado). La activación del reloj ayuda a reducir el consumo dinámico de energía. La optimización del umbral multivoltaje reemplaza los componentes de alimentación con fugas de conmutación rápida por componentes más lentos y con menos fugas (Figura 2).
Las técnicas avanzadas para el bajo consumo de energía incluyen islas multivoltaje y control de potencia. Las áreas de un circuito integrado que pueden operar a baja potencia se aíslan en “islas” alimentadas con bajo voltaje. Esto ahorra energía de fuga, así como el consumo de energía dinámica. Durante el control de potencia, las áreas del circuito integrado que están inactivas se apagan por completo para evitar fugas (Figura 3).
Los ingenieros que trabajan en el aspecto del consumo de energía de los circuitos integrados se esfuerzan por reducir el consumo de energía tanto como sea posible sin dejar de cumplir con los requisitos de rendimiento, y desarrollan una “intención de diseño” que detalla cómo el circuito integrado puede aprovechar la baja potencia. llamado. El método de diseño descrito anteriormente.
Cuando se desarrollaron por primera vez las técnicas de diseño de bajo consumo, los ingenieros de diseño de varias empresas describieron su intención de diseño en formatos patentados. Los proveedores de herramientas de automatización del diseño que traducen la intención del diseño en estructuras de componentes de bajo consumo también han inventado formatos patentados para describir la intención del diseño. Estos formatos no eran los mismos de empresa a empresa o de proveedor a proveedor. Esto ejerció presión sobre los equipos de diseño que necesitaban comunicarse entre sí su intención de diseño de bajo consumo y proporcionar esa información a las herramientas de automatización. También ejerció presión sobre los proveedores de automatización del diseño que necesitaban admitir diferentes formatos y no siempre se les permitía usar los formatos de sus competidores. La traducción de información de bajo consumo a varios formatos requiere muchos recursos y es propensa a errores.
La industria se levantó y exigió la creación y estandarización de un formato común. El resultado es Formato de Poder Unificado, UPF. Se han combinado ocho tecnologías probadas de siete empresas en un formato estándar. Como la industria se mueve al ritmo de la Ley de Moore (la complejidad de los circuitos integrados se duplica aproximadamente cada año y medio), el estándar debía completarse rápidamente. En menos de seis meses, la UPF fue ratificada por la organización de establecimiento de estándares Accellera y transferida al venerable IEEE para un proceso de estandarización formal.
UPF se está actualizando y ampliando actualmente dentro de la IEEE Standards Association en el grupo de trabajo del proyecto “P1801”. Seguimos ayudando a la industria a diseñar circuitos integrados cada vez más complejos que requieren menos energía.