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Hot Chips: Solarzelle versorgt Pentium-Prozessor

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In einem Projekt namens "Claremont" erproben Intel-Forscher, wie weit sich die Versorgungsspannung von Prozessoren absenken lässt. Wegen der Nähe zur Schwellenspannung der verwendeten Halbleiter spricht man auch von Near Threshold Voltage (NTV). Außer diesem primär zum Stromsparen wichtigen Aspekt geht es aber auch darum, einen möglichst großen Spannungsbereich abzudecken (Wide Dynamic Range), damit der Chip bei Bedarf auch hochtakten kann.

Beim verwendeten P54C-Kern handelt es sich um einen alten Bekannten alias Pentium, den Intel schon mehrfach aus der Versenkung hervorgeholt hat. So liegt er dem Larrabee-Projekt und damit auch Knights Corner alias Xeon Phi zugrunde. Dass der Methusalem allerdings kompatibel mit modernen Tools und Fertigungsverfahren ist, dürfte primär auf die NASA zurück gehen. Die hatte nämlich nach einem extrem lange verfügbaren Prozessor gesucht und dafür von Intel 1998 den P54C bekommen – samt der Erlaubnis ihn an moderne Verfahren anzupassen.

Solarzelle versorgt Pentium-Prozessor (4 Bilder)

MMX-Kern

Claremont nutzt den Kern eines Pentium MMX.

Für Claremont verwendet Intel den gleichen 32-nm-Prozess wie für die aktuellen Mobilchips. Ursprünglich entstand der Pentium mit 350-nm-Strukturen. Claremont läuft bei einer Kernspannung von 380 mV und 10 MHz Taktfrequenz mit nur 1,5 mW, kann bei Bedarf aber auch auf 1,1V und 741 MHz aufdrehen. Dann braucht er 445 mW. So gelang es den Forschern den eigentlichen Prozessor aus einer kleinen Solarzelle zu speisen. Das gilt allerdings nicht für die tatsächlich 19 Jahre alte Hauptplatine, den Speicher und einige Treiber. Eines der großen Probleme bei diesem Testchip lag darin, zwischen den verschiedenen Spannungspegeln zu übersetzen, denn die Peripherie arbeitet nach wie vor mit 3,3 Volt. So erfordert die Anpassung zwischen Kern und Frontsidebus alleine drei Stufen.

Die Intel-Forscher wiesen in ihrem Vortrag explizit darauf hin, dass es sich bei Claremont um einen reinen Testchip für NTV-Technik handelt. Das eigentliche Design wurde weder auf Performance noch Stromsparen getrimmt und auch nicht modernisiert. An diesen Stellen läge noch viel Potenzial. (bbe)

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