先进技术:节能微芯片

当大量的芯片分散使用时，微尺度上的能源节约可能是可观的，尽管没有大规模产品那么明显。使用这种芯片的控制器可以嵌入到无数的应用程序中，这就导致了一个问题:“还有什么比一个好的微处理器更好呢?”最近的答案似乎是节能。

晶体管效率的提高来自于硬件(硅)设计、新的芯片材料和软件的改进。节约可以通过以下两种方式之一实现:1)由于高效处理器电路的低电流而消耗更少的能量;2)能够在很少或不增加功耗和热量的情况下添加更多功能。例如，英特尔公司(Intel Corp.)通过成本/效益分析来证明为其最新的节能芯片增加功能是合理的。

提高芯片生产率和效率的一个最新设计趋势是在单个硅芯片上放置多个独立的执行核心，但不增加整体处理器封装尺寸。这些多核处理器(mcp)允许更灵活，因此本质上更有效，在芯片部分的功率分配。

AMD、IBM、Intel和Sun Microsystems都是mcp的供应商。最新的产品包括英特尔的至强处理器5500系列和AMD的几款Opteron HE节能芯片。这些mcp采用先进的45纳米(nm)工艺技术制造，具有四个核心，可提高能源效率。新的芯片架构还简化了所有驻留在处理器内部的数据通信路径。AMD声称，与类似配置的竞争系统相比，基于Opteron HE处理器的服务器平台可提供高达20%的空闲功率。

然而，不断缩小的芯片尺寸会造成耗电电流泄漏。一个主要的泄漏源是芯片的开/关机构(或门电路)，其绝缘层已逐渐变薄，以提高门电容，以提高芯片性能。一种解决方案是用所谓的高k(高介电常数)材料取代传统的二氧化硅作为栅极绝缘体，这种材料可以相对较厚，以阻止电流泄漏，同时仍然提供所需的电容。

软件设计还可以通过更高效的算法降低芯片功耗。英特尔至强(Xeon) 5500系列处理器包括同步多线程，这种方法允许每个处理器核心执行两个线程，从而实现更节能的性能。

弗兰克·j·巴托斯，体育老师控制工程咨询编辑器。

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