CSR:Large:Collaborative Research:Reclaiming Moore's Law through Ultra Energy Efficient Computing

CSR:大型:合作研究:通过超节能计算恢复摩尔定律

基本信息

项目摘要

This award is funded under the American Recovery and Reinvestment Act of 2009 (Public Law 111-5).Moore?s law promises consistent increasing transistor densities for the foreseeable future. However, device scaling no longer delivers the energy gains that drove the semiconductor growth of the past several decades. This has created a design paradox: more gates can now fit on a die, but cannot actually be used due to strict power limits. In this project, we will address this energy crisis through the universal application of ?near-threshold computing? (NTC), where devices operate at or near their threshold voltage to obtain 10X or higher energy efficiency improvements. To accomplish this we focus on three key challenges that to date have kept low voltage operation from widespread use: 1) 10X loss in performance, 2) 5X increase in performance variation, and 3) 5 orders of magnitude increase in functional failure. We present a synergistic approach combining methods from algorithm and architecture levels to the circuit and technology levels. We will demonstrate NTC for applications that range from sensor-based platforms which critically depend on ultra-low power (≤mW) and reduced form factor (mm3) to unlock new applications, to high-performance platforms in large data-centers, which dissipate so much power that they require co-location near dedicated cooling facilities. Our end goal is to reduce national energy consumption and environmental impact by providing dramatic gains in energy efficiency while also opening up new application areas in health care by providing for in situ monitoring of biological functions with minimum intervention.
该奖项是根据2009年美国复苏和再投资法案(公法111-5)资助。摩尔?在可预见的未来,S定律保证了晶体管密度的持续增加。 然而,器件规模不再提供过去几十年推动半导体增长的能量增益。 这就产生了一个设计悖论:更多的门现在可以安装在一个芯片上,但由于严格的功率限制,实际上不能使用。 在这个项目中,我们将通过普遍应用解决能源危机?近阈值计算(NTC),其中器件在其阈值电压处或附近操作以获得10倍或更高的能量效率改进。 为了实现这一目标,我们关注三个关键挑战,这些挑战迄今为止一直阻碍着低压操作的广泛用途:1)10倍的性能损失,2)5倍的性能变化增加,以及3)5个数量级的功能故障增加。 我们提出了一个协同的方法,结合从算法和架构层面的电路和技术层面的方法。 我们将展示NTC的应用范围,从基于传感器的平台,这严重依赖于超低功耗(≤ mW)和更小的外形尺寸(mm 3),以解锁新应用,以及大型数据中心中的高性能平台,这些平台功耗太大,需要在专用冷却设施附近共处一地。 我们的最终目标是通过大幅提高能源效率来减少国家能源消耗和对环境的影响,同时通过提供以最少干预的生物功能原位监测来开辟医疗保健的新应用领域。

项目成果

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