Durch sorgfältige Auswahl des Halbleiterprozesses und ein energiebewusstes Architekturdesign bieten AMD Chips Energieeffizienz in allen Produktportfolios, beispielsweise bei Chips für adaptive SoC-Plattformen, bei Spartan™ 6 FPGAs, 7-Serie FPGAs, UltraScale™ FPGAs, UltraScale+™ FPGAs und adaptiven SoCs. Mit jeder Generation erweitert AMD seine Fähigkeiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs. Sie reichen von Prozessverbesserungen über Innovationen bei der Architektur und aggressiver Spannungsskalierung bis hin zu fortschrittlichen Strategien der Softwareoptimierung. Die portfoliospezifischen Fähigkeiten, Vorteile des Halbleiterprozesses und Benchmark-Vergleiche werden weiter unten ausführlicher beschrieben. Schätzung des Stromverbrauchs, thermische Modelle, vollständige Softwareunterstützung und Demoplatinen sind für alle Familien öffentlich verfügbar. Die Entwicklung der Stromversorgung für AMD Chips ist einfacher denn je – mit umfassender Dokumentation, erstellten und getesteten Referenzdesigns der Stromversorgung und leistungsstarken Tools. Damit können Sie das Potenzial Ihres nächsten Designs voll ausschöpfen, um das Beste aus Ihrem adaptiven SoC, SoC oder FPGA herauszuholen.
Adaptive Versal SoCs
Das adaptive Versal™ SoC ist der Chip für heterogenes Computing der nächsten Generation, der auf dem 7-nm-HK-MG-FinFET-Prozess von TSMC aufbaut. Durch innovative Architektur und energieoptimierte Blöcke vollzieht er damit den nächsten großen Sprung bei energiesparender und leistungsstarker Technologie. Die Versal AI Engine Architektur bietet bis zu 40 % Energieeinsparungen für rechenintensive Anwendungen
Die Kombination aus gehärteten adaptiven Versal SoC-Blöcken und programmierbaren Blöcken bietet Entwicklern die Möglichkeit, die Performance pro Watt zu maximieren. Dazu nutzen sie sowohl Energiespartechniken der vorherigen Generation als auch eine verbesserte Energieverwaltung, neue Spannungs- und Frequenzskalierung und integrierte Systemüberwachung für eine intelligente Energieverwaltung auf Platinenebene.
UltraScale+ FPGAs
Die UltraScale+ Chip-Familien basieren auf dem leistungsstarken, energiesparenden 16-nm-FinFET+-Halbleiterprozess von TSMC und ermöglichen im Vergleich zu 7-Serie FPGAs und SoCs Energieeinsparungen auf Chip-Ebene von bis zu 60 %. Zu den Verbesserungen der Architektur gehören:
Dank innovativer Architektur und Betrieb des primären Core-Fabric mit zwei Spannungen bieten UltraScale+ Familien mehr als doppelt so viel Performance pro Watt als die Familien der 7-Serie. Dabei senken sie den Energieverbrauch und verbessern gleichzeitig die Gesamtleistung.
Energieeinsparungen bei UltraScale+ FPGAs
| 7-Serie (28 nm) VNOM |
UltraScale (20 nm) VNOM |
UltraScale+ (16 nm) VNOM |
UltraScale+ (16 nm) VLOW |
|
|---|---|---|---|---|
| Betriebsspannung (VCCINT) | 1 V | 0,95 V | 0,85 V | 0,72 V |
| Normalisierte Fabric-Performance | 1,0-fach | 1,2-fach | 1,6 x | 1,2-fach |
| Normalisierte Gesamtleistung | 1,0-fach | 0,7-fach | 0,8-fach | 0,5-fach |
| Performance/Watt | 1,0-fach | 1,7-mal | 2-fach | 2,4 x |
Zynq UltraScale+ MPSoCs
Zusätzlich zu allen Energiesparfähigkeiten der UltraScale+ FPGA-Logik nutzen Zynq™ UltraScale+ MPSoCs bei der Stromversorgung mehrere Inseln und Domains innerhalb des Verarbeitungssystems für grob- und feinkörniges dynamisches Power-Gating, um den Stromverbrauch kontinuierlich an die Performance-Anforderungen anzupassen und so den Gesamtverbrauch des Chip zu senken.
UltraScale FPGAs
Die UltraScale FPGA-Familien basieren auf dem energiesparenden 20-nm-Halbleiterprozess von TSMC, der mit signifikantem statischem und Power-Gating kombiniert wird. Im Vergleich zu 7-Serie FPGAs bieten sie Energieeinsparungen auf Chip-Ebene von bis zu 40 %. Zu den Verbesserungen der Architektur, die sie mit UltraScale+-Chips gemeinsam haben, gehören:
Energieeinsparungen bei UltraScale
| 7-Serie (28 nm) VNOM |
UltraScale (20 nm) VNOM |
UltraScale+ (16 nm) VNOM |
UltraScale+ (16 nm) VLOW |
|
|---|---|---|---|---|
| Betriebsspannung (VCCINT) | 1 V | 0,95 V | 0,85 V | 0,72 V |
| Normalisierte Fabric-Performance | 1,0-fach | 1,2-fach | 1,6 x | 1,2-fach |
| Normalisierte Gesamtleistung | 1,0-fach | 0,7-fach | 0,8-fach | 0,5-fach |
| Performance/Watt | 1,0-fach | 1,7-mal | 2-fach | 2,4 x |
7-Serie FPGAs und Zynq 7000 SoCs
Als einzige 28-nm-FPGAs und -SoCs, die mit einem energiesparenden High-Performance-Prozess (28HPL) hergestellt werden, bieten 7-Serie Chips und Zynq 7000 SoCs eine Reduzierung des Gesamtenergieverbrauchs gegenüber den Familien der vorherigen Generation von bis zu 50 % und eine überlegene Performance pro Watt im Vergleich zu 28-nm-Lösungen von Wettbewerbern. Zu den Innovationen auf Architektur- und Blockebene gehören:
Die Anforderungen an die Energieverwaltung sind vielfältig und gelten oft nur für einen bestimmten Anwendungsfall. Daher gibt es kein allgemeingültiges Energieverwaltungskonzept, das eine optimale Lösung bieten könnte. AMD arbeitet mit branchenführenden Unternehmen für Energieverwaltung (siehe Liste weiter unten) zusammen, um verschiedene Referenzdesigns bereitzustellen, die auf häufige Anwendungsfälle zugeschnitten sind, sowie allgemeine Leitlinien für die Stromversorgungsanforderungen von AMD Produkten.
Hardware-verifizierte Stromversorgungslösungen
Hardware-verifizierte Referenzdesigns der Stromversorgung erfüllen alle AMD Spezifikationen der Stromversorgung für einen bestimmten Chip oder eine Chip-Familie. Hardware-verifizierte Referenzdesigns stellen sicher, dass eine Stromversorgungslösung speziell so entwickelt und getestet wurde, dass sie die AMD Spezifikationen für Spannung, Strom und Sequenzierung erfüllt. Zur weiteren Optimierung des Designprozesses werden Performancedaten und Designdateien vom Anbieter der Stromversorgung zur Verfügung gestellt.
Lösungen ohne Hardware-Verifizierung
Lösungen ohne Hardware-Verifizierung erfüllen alle AMD Spezifikationen für die Stromversorgung sowie die Anforderungen eines bestimmten Chip oder einer Chip-Familie. Auch ohne Hardware-Verifizierung sind sie durch die Spezifikationen im Datenblatt garantiert.
Hinweis: Alle Lösungen liegen in der Verantwortung des Herstellers der jeweiligen Stromversorgung. Weitere Informationen und Verfügbarkeit sind beim Hersteller der geeigneten Stromversorger zu erfragen.
Webinare und Anwendungshinweise
Energiesparende Designs für FPGAs und adaptive SoCs
Monolithic Power Systems: Energieeffizientes Design für AMD Spartan™ UltraScale+™ FPGAs
Texas Instruments: Schnelle Entwicklung von Stromversorgungsschienen von AMD FPGAs und SoCs
XAPP1375 – Vereinfachte Sequenzierung des Stromverbrauchs
XAPP1394 – Implementierung einer temperaturabhängigen dynamischen Spannungsskalierung
onsemi: Zynq UltraScale+ MPSoC Automotive-Stromversorgungslösungen für ASIL-C
Monolithic Power Systems: MPS Stromversorgungsmodule bieten eine kompakte und extrem rauscharme Lösung für das AMD Zynq UltraScale+ RFSoC
Texas Instruments: Verwendung eines TPS65086x PMIC zur Stromversorgung von AMD Zynq™ UltraScale+™ MPSoCs
Texas Instruments: Design der Stromversorgung für die AMD Versal AI Edge-Serie
Tools für die Stromversorgung
AMD Partner für Stromversorgungen stellen intuitive Tools zur Verfügung, mit denen sich Stromversorgungsdesigns, Markteinführungszeiten und PDN-Simulationen beschleunigen lassen, um eine zuverlässige und optimale Performance der Stromversorgung zu gewährleisten.
Partner für die Stromversorgung
Die Einschätzung der Grenzen für das thermische Design einer Anwendung fällt je nach Anwendungstyp und Endmarkt sehr unterschiedlich aus. Ein Design mit niedrigem Stromverbrauch bei hoher Umgebungstemperatur kann auf ähnliche thermische Herausforderungen stoßen wie ein Design mit hohem Stromverbrauch bei viel niedrigeren Umgebungstemperaturen. Deshalb kommt es darauf an, genau zu verstehen, wo die Grenzen eines Systems liegen, und zwar sowohl für ein erfolgreiches als auch für ein kostengünstiges Produkt. Denn ein überdimensioniertes Design einer thermischen Lösung verursacht zusätzliche Kosten und erhöht die Komplexität.
Zu diesem Zweck stellt AMD thermische DELPHI Modell für alle aktuellen Chips bereit. Sie unterstützen sowohl Siemens Flotherm als auch Ansys IcePak.
Die thermische Simulation ist ein wichtiger Schritt beim Design einer Platine. Wie im Prozessdiagramm für die Platinenmethodik dargestellt, sollten die Ergebnisse der ersten Schätzung zur Validierung der thermischen Lösung verwendet werden.
Partner für thermisches Design
Nicht alle Kunden haben Zugriff auf die Tools für die thermische Simulation oder die Ressourcen für die Ausführung einer thermischen Simulation. Über das AMD Alliance Programm haben Sie Zugang zu Partnern, die über Fähigkeiten für thermisches Design verfügen.
Gehäuseauswahl
Ein wichtiger Teil der Chip-Auswahl ist die Auswahl des richtigen Gehäuses für ein erfolgreiches thermisches Design. AMD Chips sind in vielen Gehäusetypen erhältlich, um den unterschiedlichen Kundenanforderungen gerecht zu werden. Unter thermischen Gesichtspunkten weist das deckellose Gehäuse jedoch das beste thermische Verhalten auf. AMD Chips werden in den folgenden Gehäusen angeboten:
Bare Mikrochip – Gehäusebezeichnung (SB/VB)
Mit Deckel – (SF/VF)
Gehäuse ohne Deckel (VS/LS)
Deckelloses Gehäuse mit Überhang (VI)
AMD bietet erstklassige Tools zur Schätzung des Stromverbrauchs vor der Implementierung, zur Optimierung für den geringstmöglichen Stromverbrauch in jeder Designphase und zur Bereitstellung umfassender Analysen für eine benutzergeführte Optimierung. Die folgenden Hardware- und Software-basierten branchenführenden AMD Tools zu Fragen der Stromversorgung erleichtern Entwicklern den Einstieg in ihr Design.
Starten Sie die Entwicklung mit dem Zynq™ UltraScale+™ MPSoC ZCU102 Evaluierungskit
Das ZCU102 Evaluierungskit ermöglicht Entwicklern einen perfekten Start bei Designs für Automotive-, Industrie-, Video- und Kommunikationsanwendungen.
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