С наступлением «интернета вещей» потребление энергии становится главной характеристикой CPU. Производители изобретают разные способы, как увеличить энергоэффективность микросхем. Intel экспериментирует с динамическим напряжением и изменением рабочей частоты. ARM применяет архитектуру big.Little, а неисчислимое множество других стартапов предлагают собственные инновационные технологии.
Революционное решение для архитектуры CPU предложил разработчик встроенных систем Ambiq Micro. Он экспериментирует с чипами, которые работают в подпороговом диапазоне напряжения — и достиг впечатляющих результатов, если верить презентации.
Пороговое напряжение на затворе транзистора — это минимальное напряжение на затворе относительно истока, при котором возникает ток стока и, соответственно, появляется токопроводящая дорожка между истоком и стоком.
Впрочем, пороговое значение не является абсолютом. В принципе, транзистор может функционировать и на околопороговых значениях напряжения, и на подпороговых значениях. Проблема в слишком большой утечке тока при таких условиях (утечка показана красным цветом на графике).
Значительный ток утечки повышает общее энергопотребление и снижает диапазон рабочих частот.
Однако, компания Ambiq Micro заявила о создании новой архитектуры микросхем под названием Sub-threshold Power Optimized Technology (SPOT) и микроконтроллера под названием Apollo, спроектированного на базе ARM Cortex-M4 с математическим сопроцессором для операций с плавающей запятой. Он обеспечивает в 12-174 раза большую производительность, чем Cortex-M0, при том же энергопотреблении. Эксперты считают, что это очень значительное достижение. Получается, что благодаря работе CPU на подпороговых значениях Apollo сочетает в себе высокую производительность математического сопроцессора с низким энергопотреблением Cortex-M0.
Если раньше подобные достижения обсуждались в узком кругу технических специалистов, то теперь такие технологические прорывы затрагивают широкую публику. Это означает, что носимые гаджеты, мобильные телефоны и другая электроника смогут работать гораздо дольше от старых аккумуляторов. Особенно значительный эффект покажут те гаджеты, где на процессор приходится основной расход энергии, например, фитнес-браслеты.
