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Toujours plus petites, plus performantes et plus chaudes, les puces LSI (Large Scale Integration) sont les composants les plus importants de l’industrie des microprocesseurs. Le dégagement thermique croissant de ces circuits intégrés de plus en plus miniaturisés menace leurs performances et en fait de gros consommateurs d’énergie électrique, coûteux et préjudiciables à l’environnement. NEC présente aujourd’hui une technologie révolutionnaire permettant de visualiser la carte thermique des puces LSI et de réduire considérablement leur consommation électrique. La société relève ainsi l’un des défis majeurs d’un marché engagé dans course à la miniaturisation. Les capteurs thermiques innovants de NEC ont déjà été introduits sur l’un des supercalculateurs les plus puissants au monde, le NEC SX-9. NEC fait ici une fois encore la démonstration de son engagement fort envers le développement de technologies bénéfiques pour l’environnement.

Toujours plus petites mais toujours plus chaudes La tendance à la miniaturisation des puces étant inéluctable, elle prépare les industriels du secteur à des casse-têtes sans fin en raison de la chaleur croissante qu’elles dégagent. Leur température toujours plus élevée aboutit très souvent à une chute de performances notable des transistors et des connexions. A partir d’environ 40°C, les courants de fuite sont décuplés à l’intérieur des puces LSI, ce qui divise quasiment par deux la durée de vie des transistors et des connexions. La priorité est de plus en plus donnée à l’amélioration de la régulation thermique des composants LSI. Cela implique cependant d’équiper les puces d’un grand nombre de capteurs thermiques destinés à mesurer la température en temps réel. Or, jusqu’ici, ces capteurs étaient volumineux et encombrants, ce qui limitait leur nombre sur chaque puce. En conséquence, la fiabilité et la précision des mesures laissaient beaucoup à désirer.

Rafraîchir les puces La nouvelle technologie de NEC permet d’employer des centaines de capteurs thermiques dix fois plus petits que leurs prédécesseurs. Répartis sur toute la surface d’un composant LSI, ils convertissent les variations de température en signaux numériques, de sorte que le dégagement thermique des circuits peut être représenté sous forme graphique en temps réel. Grâce à leur forte miniaturisation, les capteurs thermiques peuvent être disposés sur la majeure partie d’un LSI, ce qui accroît la précision des mesures. Cette technologie innovante de cartographie thermique autorise désormais des mesures locales ciblées, de façon à déterminer la chaleur émise par certaines zones spécifiques de la puce. Il est possible d’implanter des fonctions sur des zones moins actives au sein de la puce pour réduire les besoins globaux en énergie et ainsi sauvegarder l’environnement. La mise en œuvre de la technologie de NEC dans les microprocesseurs et autres puces a pour effet d’optimiser la fréquence de fonctionnement, le traitement des données et les niveaux de tension. Il en résulte une baisse de 20 à 50% de la consommation électrique des composants LSI.

La puissance d’un éléphant dans une puce La technologie de cartographie thermique des circuits LSI constitue un grand pas vers le développement de « centres de données sur une puce ». Les centres de données modernes peuvent donc bénéficier dès à présent d’une régulation thermique hautement optimisée, sachant que la répartition des dégagements de chaleur peut être surveillée en temps réel 24 heures sur 24. Les machines les plus chaudes peuvent ainsi être davantage ventilées et certaines opérations confiées à des serveurs distincts. Avec la nouvelle technologie de NEC, les puces LSI pourront à l’avenir être en mesure de prendre en charge des fonctionnalités tout à fait identiques aux actuels centres de données en matière de régulation thermique. Cela sera profitable à l’industrie des circuits intégrés dans son ensemble, qu’il s’agisse des composants employés dans les ordinateurs et les serveurs, les véhicules, les appareils audio ou vidéo numériques ou encore les réseaux.

Informations complémentaires : Principales caractéristiques de la nouvelle technologie de NEC

1. Augmentation du nombre de capteurs thermiques Les capteurs thermiques modernes mesurent les températures via les courants de fuite des transistors que des circuits convertisseurs miniaturisés transforment en signaux numériques. Les nouveaux capteurs de NEC sont dix fois plus petits que leurs prédécesseurs à base de diodes, et dotés de circuits qui détectent les courants de fuite et les convertissent en valeurs numériques. Les mesures demeurent très précises (avec une marge d’erreur inférieure à 2°C), même si la tension d’entrée du LSI est modifiée en cours de fonctionnement. Du fait de leur taille, les capteurs thermiques ne pouvaient jusque-là être implantés qu’en nombre restreint dans les composants LSI. Grâce à la technologie de NEC, des centaines de capteurs miniatures d’un nouveau type peuvent être disposés à l’intérieur d’une puce LSI de façon à cartographier sa température en temps réel.

2. Correction des mesures de température inexactes NEC a développé une méthode de calcul qui permet de mesurer les courants de fuite dans les puces LSI en fonctionnement et d’en tirer une valeur de température. Jusqu’à présent, les capteurs thermiques qui pouvaient être employés dans les LSI présentaient une marge d’erreur de plusieurs dizaines de degrés. Les tout nouveaux capteurs de NEC délivrent pour leur part des résultats précis à trois degrés près. Même en présence de composants LSI différents qui, en raison des conditions de fabrication, peuvent générer des courants de fuite avec des écarts d’un facteur 100, la nouvelle génération de capteurs NEC continue d’assurer une précision de mesure extrême.

http://www.nec.com