fully-functional fpga prototype with fine-grain programmable body biasing (fpga2013)
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FPGA2013の論文を1つ紹介しました.TRANSCRIPT
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Fully-Functional FPGA Prototype with Fine-Grain Programmable Body Biasing
著者:Masakazu Hioki(産総研), et al.
発表者:小林諒平(東工大)
2014年1月25日 14:30 – 15:00 FPGA2013論文紹介@東工大
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既存半導体技術(低消費電力な90-nmバルクCMOS技術)を用いて,トランジスタのしきい値電圧をプログラム可能な超低消費電力FPGA(Flex Power FPGA)のデモンストレーションチップを開発,および面積オーバーヘッド・動的電流・静的電流・動作速度を評価
概要
1
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FPGAの重要性の増大
背景
2
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FPGAの重要性の増大
スパコンとか,各種情報家電とか
背景
3
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FPGAの重要性の増大
スパコンとか,各種情報家電とか
背景
4
Cray XD1のアルゴリズムアクセラレータ (Cray Inc. ホームページより)
カメラ一体型VTRでの使用例 (日経エレクトロニクス誌2004年8月30号より)
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FPGAの重要性の増大
スパコンとか,各種情報家電とか
背景
5
Cray XD1のアルゴリズムアクセラレータ (Cray Inc. ホームページより)
カメラ一体型VTRでの使用例 (日経エレクトロニクス誌2004年8月30号より)
メリット:マスク開発コストが不要,後から手直し可能 etc...
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FPGAの重要性の増大
スパコンとか,各種情報家電とか
背景
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Cray XD1のアルゴリズムアクセラレータ (Cray Inc. ホームページより)
カメラ一体型VTRでの使用例 (日経エレクトロニクス誌2004年8月30号より)
メリット:マスク開発コストが不要,後から手直し可能 etc...
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FPGAの重要性の増大
スパコンとか,各種情報家電とか
背景
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Cray XD1のアルゴリズムアクセラレータ (Cray Inc. ホームページより)
カメラ一体型VTRでの使用例 (日経エレクトロニクス誌2004年8月30号より)
メリット:マスク開発コストが不要,後から手直し可能 etc...
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FPGAの重要性の増大
スパコンとか,各種情報家電とか
背景
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Cray XD1のアルゴリズムアクセラレータ (Cray Inc. ホームページより)
カメラ一体型VTRでの使用例 (日経エレクトロニクス誌2004年8月30号より)
メリット:マスク開発コストが不要,後から手直し可能 etc...
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FPGAの重要性の増大
スパコンとか,各種情報家電とか
背景
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Cray XD1のアルゴリズムアクセラレータ (Cray Inc. ホームページより)
カメラ一体型VTRでの使用例 (日経エレクトロニクス誌2004年8月30号より)
メリット:マスク開発コストが不要,後から手直し可能 etc...
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深刻なFPGAの消費電力問題
背景
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深刻なFPGAの消費電力問題
背景
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深刻なFPGAの消費電力問題
背景
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(FP)2GA: Flex Power FPGAの提案
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シミュレーションによる予備評価
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シミュレーションによる予備評価
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この論文では,実チップで消費電力削減効果を確認する
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FPGAアーキテクチャ
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FPGAアーキテクチャ
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FPGAアーキテクチャ
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コンフィグレーションメモリ
FPGAアーキテクチャ
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コンフィグレーションメモリ
FPGAアーキテクチャ
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電力コンフィグメモリ
FPGAアーキテクチャ
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プログラマブルなボディバイアス電圧を付加する回路
FPGAアーキテクチャ
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シンプルなI/O回路
FPGAアーキテクチャ
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FPGAアーキテクチャ
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回路データを生成する専用のCADソフトウェア群を開発
CADフロー
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面積オーバーヘッドの評価
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チップレイアウト
FPGAタイルレイアウト
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静的電流削減の評価
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静的電流削減の評価
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最大1/15.8倍削減
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静的電流削減の評価
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1/11.7倍削減(91.4%)
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ボディバイアス電圧による周波数の変化
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Flex Power FPGAを実チップに起こして評価した
静的消費電力を大幅に削減:平均91.4%
ボディバイアス電圧のペアが(+0.35V/-1.3V)の時,全体の電流はたった8%の増加に対して周波数は17%向上(0V/0Vと比べて: すべてのMOSFETをHVTにしたとき)
結論
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