IT 장비에 사용 된 LSI의 전력 소비를 약 50%줄입니다
저전압 작동을위한 건담 토토사이트 회로 기술 개발

프로토 타입 LSI의 작동 전압 감소 1.0V에서 0.7V

토토 사이트. (Hitachi라고 불리는 Furukawa Kazuo / Hightinafter)는 네트워크 장비 및 서버와 같은 IT 장비에 사용되는 LSIS (고도로 통합 된 회로)의 전력 소비량을 대략 50%줄일 수있는 건담 토토사이트 (정적 랜덤 액세스 메모리)의 전압을 줄이는 기술을 개발했습니다.

  SRAM은 LSI의 메모리 기능을 제공하는 온칩 메모리로 사용되지만 회로 소형화가 진행되고 장치 특성 변동이 증가함에 따라 작동 전압의 필요한 마진 (안전 증분)이 증가하여 LSI의 전력 절약에 대한 장벽을 만듭니다. 작동 전압의 마진을 최소화하기 위해 낮은 작동 전압 SRAM 회로를 실현하기위한 새로운 SRAM 작동 분석 방법을 개발했으며 LSI의 전체 전력 소비가 약 50%감소 될 수 있음을 확인했습니다. 이 결과는 환경 부담을 줄이는 미래의 IT 장비를 개발할 때 고성능과 에너지 절약을 가능하게하는 기본 기술이라고 할 수 있습니다. 이 연구는 교육, 문화, 스포츠, 과학 기술 과학 기술 과학 시험 연구 프로젝트에서 의뢰 한 "저전력 고속 장치, 회로 기술 및 논리 방법의 연구 및 개발"에서 수행되었습니다.

건담 토토사이트최근에는 환경 고려 사항으로 인해 다양한 장치의 에너지 절약에 대한 수요가 증가함에 따라 네트워크 장비 및 서버와 같은 IT 장비는 2025 년 국내 전기의 20% 이상을 소비 할 것으로 예상되며, 에너지 절약은 미래의 주요 과제입니다. 그중에서도 IT 장비의 핵심에서 사용되는 LSI의 전력 소비는 모든 IT 장비에서 크며 LSI가 고성능, 소형화 및 통합에서 더 많은 전력을 소비 할 것이며 향후 LSI 전력 절약 기술의 개발이 필요하다는 우려가 있습니다. LSI 전원을 저장하는 핵심은 SRAM이며 LSI 메모리 기능을 제공하는 온칩 메모리로 사용됩니다. SRAM이 수십 수십 개의 NM (나노 미터)으로 소형화되면, 장치의 특성은 피할 수없는 물리적 원인으로 인해 크게 다르므로 LSI의 모든 SRAM이 작동 할 수 있도록 LSI의 작동 전압에서 마진이 필요합니다. SRAM이 더욱 소형화되고 필요한 작동 전압의 마진이 증가함에 따라 LSI의 작동 전압을 낮추지 못하면 전력 절약의 주요 장벽이되었습니다. 향후 IT 장비의 전력을 더욱 줄이기 위해서는 저전압에서 SRAM을 작동하는 기술을 개발하여 전체 LSI의 전력 절약을 달성해야합니다.

건담 토토사이트따라서 토토사이트 는 초과 작동 전압 마진을 제거하고 SRAM 및 LSI의 전체 전압과 SRAM의 작동 전압을 줄일 수있는 회로 기술을 가능하게하는 적절한 전압 마진 결정 기술을 개발했습니다. 개발 된 SRAM의 전압을 줄이기위한 기술의 개요는 다음과 같습니다.

(1) 동적 건담 토토사이트 작동 분석 기술을 사용하여 적절한 작동 전압 마진 결정

  LSI의 작동 전압은 SRAM의 작동 분석을 기반으로 결정되지만 지금까지는 고정 된 작동 전압에 대한 SRAM의 작동 상태를 검토하여 "정적"분석 기술이 사용되어 실제 작동 중 특성으로 인해 SRAM의 작동 전압에서 추가 마진이 생성되었습니다. 따라서, 우리는 실제 작동과 유사한 조건에서 SRAM의 작동을 검사하는 "동적"분석 기술을 개발했으며, 여기서 작동 전압이 시간이 지남에 따라 변하고 작동 전압의 마진을 최적화하여 저전압 SRAM을 설계 할 수있게 해주었다.

(2) 저전압 건담 토토사이트을위한 회로 기술 개발

  2 회로 기술은 더 낮은 전압 SRAM을 달성하기 위해 개발되었으며, 이는 (1)의 SRAM 작동 분석 기술을 사용하여 실현되었습니다. 하나는 SRAM 작동 중에 발생하는 데이터 손상 현상을 줄이고 읽기 특성을 향상시키기위한 "짧은 비트 라인 SRAM 기술*1", 다른 하나는 SRAM에서 메모리 셀 작동의 안정성을 향상시키고 저전압에서 작동을 가능하게하는"열 단위 보드 제어 SRAM 기술*2". 두 회로 기술은 (1) SRAM 작동 분석 기술을 사용하여 개발되었습니다.

건담 토토사이트개발 기술의 효과를 확인하기 위해 90Nm 프로세스를 사용하여 1Mbit SRAM 회로를 만들어 LSI의 작동 전압을 1.0V에서 0.7V로 줄였습니다. 이 결과는 전력 효율이 약 2 배나 증가한 것으로 나타 났으며, 우리는 LSI 전력 소비가 약 50%감소 될 수 있음을 확인했습니다. 이 결과는 IT 장비가 더 높은 성능으로 에너지 절약을 모두 달성 할 수있는 기본 기술이라고 할 수 있습니다.

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*1

짧은 비트 라인 건담 토토사이트 기술 : 이전에는 256 개 이상의 메모리 셀이 하나의 비트 라인에 추가 된 구조가 채택되었지만 하나의 비트 라인에 추가 된 메모리 셀의 수를 제한함으로써 읽기 중 안정성이 향상됨을 발견했습니다. 이 기술은 과거에 속도 업 기술로 사용되었지만 전압을 줄이는 데 효과적인 것으로 밝혀졌습니다. 이번에는 1 비트 라인에 추가 된 메모리 셀의 수를 16으로 제한함으로써 저전압을 달성했습니다.

*2

열-단위 보드 제어 건담 토토사이트 기술 : 건담 토토사이트의 메모리 셀 작동의 안정성은 쓰기 및 읽기시 각 작동에 대한 최적의 값에서 트랜지스터의 기판 전위를 제어하여 달성됩니다. 쓰기 및 읽기 작업은 메모리 셀과 어레이에 배열 된 메모리 셀과 각 열에 대해 동시에 수행되므로 작업에 따라 트랜지스터의 기판 전위를 제어 할 수있는 기술이 필요했습니다. 이번에는 열 단위 보드를 제어하기위한 건담 토토사이트 기술을 개발함으로써 메모리 셀의 안정성이 향상되어 저전압에서 작동 할 수 있습니다.

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토토 사이트. Central Research Institute 계획 사무소 [담당 : Kinoshita]
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