Eliminación de margen en un microcontrolador de 55 nm cerca del umbral con capacidad de predicción adaptativa y escalado de voltaje
Autores: Yu, Runze; Li, Zhenhao; Deng, Xi; Wang, Zhaoxu; Zhang, Haoming; Liu, Zhenglin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Eliminación de margen en un microcontrolador de 55 nm cerca del umbral con capacidad de predicción adaptativa y escalado de voltaje
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Enfoque innovador
Predicción de errores
Operaciones cercanas al umbral
Eficiente en energía
Circuitos digitales
Dispositivos IoT
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Este documento presenta un enfoque innovador para la predicción de errores (EP) adaptado a operaciones cercanas al umbral, abordando los requisitos de eficiencia energética de los circuitos digitales en aplicaciones como dispositivos IoT y dispositivos ponibles. La novedosa técnica de EP combina los beneficios de la predicción y detección de errores, abordando de manera efectiva problemas críticos asociados con cada método al permitir una capacidad de predicción adaptativa y escalado de voltaje. Específicamente, el método de EP presentado no requiere modificaciones en el pipeline del procesador y mitiga la generación de errores falsos positivos, garantizando la operación estable del sistema en puntos de alta eficiencia. La efectividad de esta estrategia se demuestra a través de su implementación en un sistema de microprocesador de 32 bits cercano al umbral con un modesto sobrecoste de área del 5.82%. Las mediciones de silicio validan el sistema EP adaptativo de 0.59 a 0.66 V (4-32 MHz) y confirman la eliminación de todos los márgenes de voltaje. Aquí, la técnica de EP reduce el consumo de energía en un 18.6-25.1% con respecto a los márgenes de cierre y permite que el sistema funcione sin sobrecoste energético en comparación con su punto de operación crítico ideal sin márgenes, con una pérdida de rendimiento inferior al 5%.
Descripción
Este documento presenta un enfoque innovador para la predicción de errores (EP) adaptado a operaciones cercanas al umbral, abordando los requisitos de eficiencia energética de los circuitos digitales en aplicaciones como dispositivos IoT y dispositivos ponibles. La novedosa técnica de EP combina los beneficios de la predicción y detección de errores, abordando de manera efectiva problemas críticos asociados con cada método al permitir una capacidad de predicción adaptativa y escalado de voltaje. Específicamente, el método de EP presentado no requiere modificaciones en el pipeline del procesador y mitiga la generación de errores falsos positivos, garantizando la operación estable del sistema en puntos de alta eficiencia. La efectividad de esta estrategia se demuestra a través de su implementación en un sistema de microprocesador de 32 bits cercano al umbral con un modesto sobrecoste de área del 5.82%. Las mediciones de silicio validan el sistema EP adaptativo de 0.59 a 0.66 V (4-32 MHz) y confirman la eliminación de todos los márgenes de voltaje. Aquí, la técnica de EP reduce el consumo de energía en un 18.6-25.1% con respecto a los márgenes de cierre y permite que el sistema funcione sin sobrecoste energético en comparación con su punto de operación crítico ideal sin márgenes, con una pérdida de rendimiento inferior al 5%.