Новые перепрограммируемые чипы могут обеспечить аппаратное обновление устройств

Устаревание — это общая тенденция в электронике: подчас пользователь не успевает приобрести устройство, как его аппаратная начинка уже устаревает. Новый дешёвый тип микрочипов, способный на лету изменять свою аппаратную структуру, может несколько изменить положение дел. Логическая структура кристалла способна изменять конфигурацию, как только новый аппаратный дизайн становится доступен. Благодаря этому устройства в будущем могут получать аппаратные обновления наряду с программными.

Новые чипы семейства ABAX, созданные начинающей компанией Tabula, являются более дешёвыми и мощными конкурентами существующим перепрограммируемым чипам, известным как FPGA. Последние используются в некоторых устройствах, где дешевле применять такой чип, чем создавать специальный кристалл.

Стив Тейг (Steve Teig), основатель и главный технолог Tabula, отмечает, что если перепрограммируемые чипы станут дешевле и мощнее, их можно будет применять в гораздо более широком спектре оборудования. Он говорит, что чипы его компании гораздо дешевле, чем FPGA благодаря тому, что занимают существенно меньшую площадь на кремниевой пластине.

Также господин Тейг утверждает, что относительно большая площадь кристалла FPGA ограничивает производительность. «Представьте, что вы находитесь в очень большом здании с одним этажом — километры коридоров вас замедляют», — отметил он. Как и в случае со зданием, многослойные чипы позволяют сократить расстояния с помощью переходов между «этажами». К сожалению, технология 3D-чипов пока ограничена лишь исследовательскими лабораториями, но господин Тейг нашёл способ преодоления данного недостатка, создав однослойный чип, который работает так, словно имеет 8 слоёв.

«Представьте себе, что бы заходите в лифт здания, а затем выходите на том же этаже, но за время пребывания в лифте вся мебель на этаже переставлена», — отмечает он. — «Вы не сможете понять, что вы на том же этаже». Новые чипы Tabula делают именно такую хитрость с обрабатываемыми данными, переключаясь на 8 различных схем 1,6 миллиардов раз в секунду (1,6 ГГц). Сигналы на чипе проходят по этим различным схемам так, словно перемещаются по различным чипам. «С точки зрения поведения наш дизайн неотличим от нескольких слоёв чипов», — отмечает Стив Тейг.

Такой подход приносит преимущества в скорости, ведь сигналы не должны проходить огромный путь по плоскости чипа, чтобы достигнуть нужной части схемы, как это происходит в случае FPGA. По оценкам Tabula её чипы более чем в три раза меньше по плоскости, чем эквивалентные FPGA, что делает их в 5 раз дешевле при производстве, предоставляя при этом удвоенную плотность логики и почти в 4 раза более высокую производительность.

Как и в случае с FPGA, чипы компании Tabula содержат множество идентичных базовых логических блоков, которые могут быть запрограммированы на выполнение любой нужной логической функции. Память чипа хранит конфигурацию слоёв, на которые переключается чип.

Появление более дешёвых перепрограммируемых чипов может привести к тому, что даже потребительская электроника будет поставляться с такими кристаллами, в результате чего устройства получат возможность загружать новые аппаратные обновления. Такой подход сегодня используется лишь в дорогостоящем оборудовании вроде базовых станций сотовой связи. Стив Тейг отмечает, что с такими чипами Sony, к примеру, может вслед за конкурентом Toshiba обновить чипы в своих телевизорах для добавления новых функций. Появление таких чипов в телевизорах или цифровых камерах, по его мнению, вскоре будет вполне возможно.

Впрочем, специалист по FPGA и подобным технологиям Рич Вавзирняк (Rich Wawzyrniak) из аналитической компании Semico Research, отмечает, что у технологии есть и некоторые ограничения. По его мнению, энергопотребление таких чипов будет относительно высоким, что не позволит их использовать в устройствах вроде сотового телефона.

В будущем распространение реконфигурируемых чипов, по мнению специалистов, позволит создавать гибкую программно-аппаратную комбинацию. В идеале аппаратная структура чипа сможет подстраиваться под определённые задачи, выполняя их максимально эффективно.