概要

AMD は、シリコン プロセスや省電力アーキテクチャを慎重に選定し、Spartan™ 6、7 シリーズ、UltraScale™、および UltraScale+™ FPGA/アダプティブ SoC を含むすべての製品ポートフォリオで電力の効率化を実現しています。世代を追うごとに、プロセス技術、アーキテクチャの革新、高度な電力制御、高度なソフトウェア最適化など、消費電力を削減するためのさまざまな機能が拡充されています。機能、シリコン プロセスの特長、ベンチマーク比較の詳細をポートフォリオ別に示します。消費電力の見積もり、熱モデル、ソフトウェアでの完全なサポート、デモ ボードは、全ファミリで対応しています。AMD デバイスの電源設計向けには、アダプティブ SoC、SoC、または FPGA の機能を最大限に活用するための包括的な資料、検証済みリファレンス デザイン、さらには画期的な設計ツールを提供しています。

Versal アダプティブ SoC

TSMC の 7 nm HK-MG FinFET プロセスを採用している次世代ヘテロジニアス コンピューティング デバイス Versal™ アダプティブ SoC は、革新的なアーキテクチャと電力最適化ブロックにより、かつてないレベルの低電力と高性能を達成できます。Versal AI Engine アーキテクチャは、演算負荷の高いアプリケーションで最大 40% の省電力化を実現します。

  • ハード化された BRAM、URAM、および DSP ブロックにより、デバイスの効率が向上
  • より効率的な DSP ブロックで、複雑な浮動小数点演算性能を強化
  • パワー ゲーティングにより、使用していないブロック RAM のリーク電流を削減
  • URAM の初期化やその幅が設定可能でなり、外部 RAM/ROM の必要性が減少

ハード ブロックとプログラマブル ブロックを併せ持つ Versal アダプティブ SoC は、前世代の省電力メリットに加えて、ワットあたり最高の性能を実現します。また、改善された電力管理、新しい電圧/周波数スケーリング技術、システム モニターの統合により、必要な場合にのみ電力を消費するインテリジェントな電力管理を可能にします。

UltraScale+ FPGA

高性能で低消費電力の半導体プロセス (TSMC の 16 nm FinFET+) を採用している UltraScale+ デバイス ファミリは、7 シリーズ FPGA や SoC と比較してデバイス レベルの消費電力を最大 60% 削減できます。アーキテクチャの革新は次のとおりです。

  • ハードウェアベースのクロック ゲーティング
  • ハード化されたブロック RAM カスケード
  • DSP ブロックの効率
  • 消費電力の削減に最適化されたトランシーバー

アーキテクチャの革新およびコア ファブリックのデュアル電圧動作によって消費電力を削減すると同時に性能を向上させることで、UltraScale+ ファミリは 7 シリーズ ファミリよりも、単位ワットあたりの性能を 2 倍以上向上させることができます。

UltraScale+ FPGA 消費電力削減

7 シリーズ
(28 nm)
VNOM		 UltraScale
(20 nm)
VNOM		 UltraScale+
(16 nm)
VNOM		 UltraScale+
(16 nm)
VLOW
動作電圧 (VCCINT) 1V 0.95V 0.85V 0.72V
正規化後のファブリック性能 1.0 倍 1.2 倍 1.6 倍 1.2 倍
総消費電力 (標準) 1.0 倍 0.7 倍 0.8 倍 0.5 倍
単位ワットあたりの性能 1.0 倍 1.7 倍 2 倍 2.4 倍

Zynq UltraScale+ MPSoC

UltraScale+ FPGA ロジックの消費電力削減機能のほかにも、Zynq™ UltraScale+ MPSoC は、プロセッシング システム内の複数の電源アイランドやドメインを利用して、粗粒度/細粒度でダイナミック消費電力を削減するパワー ゲーティングを適用することで、パフォーマンス要件に応じて消費電力を頻繁に調整してデバイス全体の消費電力を削減します。

オプティクスへのインターフェイス

TSMC の低消費電力 20 nm 半導体プロセスを採用し、スタティック消費電力とダイナミック消費電力を削減するパワー ゲーティング機能を備えた UltraScale FPGA ファミリは、7 シリーズ FPGA よりもデバイスレベルの総消費電力を最大 40% 抑えることができます。UltraScale+ デバイスに適用されているアーキテクチャの革新は次のとおりです。

  • ハードウェアベースのクロック ゲーティング
  • ハード化されたブロック RAM カスケード
  • DSP ブロックの効率
  • 消費電力の削減に最適化されたトランシーバー

UltraScale 消費電力削減

7 シリーズ
(28 nm)
VNOM		 UltraScale
(20 nm)
VNOM		 UltraScale+
(16 nm)
VNOM		 UltraScale+
(16 nm)
VLOW
動作電圧 (VCCINT) 1V 0.95V 0.85V 0.72V
正規化後のファブリック性能 1.0 倍 1.2 倍 1.6 倍 1.2 倍
総消費電力 (標準) 1.0 倍 0.7 倍 0.8 倍 0.5 倍
単位ワットあたりの性能 1.0 倍 1.7 倍 2 倍 2.4 倍

7 シリーズ FPGA および Zynq 7000 SoC

高性能かつ低電力なプロセス技術 (28HPL) で構築されたわずか 28 nm の FPGA/SoC ファミリの 7 シリーズ デバイスおよび Zynq 7000 SoC は、前世代ファミリよりも総消費電力を最大 50% 削減でき、競合の 28 nm ソリューションよりも優れた性能 (ワットあたり) を実現できます。アーキテクチャおよびブロック レベルの革新は次のとおりです。

  • スタティック消費電力を削減する Dynamic Function eXchange (DFX)
  • マルチモードの I/O 制御
  • インテリジェント クロック ゲーティング
  • パワー ビニング、電圧スケーリング

最適化された電力管理ソリューション

電力管理の要件は非常に多様化しており、通常、顧客デザインに特有のものとなります。つまり、1 つの電力管理デザインでは最適なソリューションを提供できません。AMD は、業界最先端の電力管理ソリューションを提供する企業 (次のリスト参照) と提携し、一般的なユース ケースに対応するさまざまなリファレンス デザインおよび AMD 製品の電源要件に関する全体的なガイダンスを提供しています。

ハードウェア検証済み電力管理ソリューション

ハードウェア検証済み電力管理ソリューションのリファレンス デザインは、ターゲット デバイスまたはデバイス ファミリに対して AMD が定義した消費電力仕様をすべて満たすように設計されています。AMD の電圧、電流、およびシーケンス仕様を満たすように構築され、テストに合格したソリューションです。設計プロセスをサポートするため、各電力管理ソリューションのベンダーが性能データとデザイン ファイルを提供しています。

ハードウェア以外で検証済みのソリューション

ハードウェア以外で検証済みのソリューションは、AMD が定義した消費電力仕様をすべて満たすように設計されているため、ターゲット デバイスまたはデバイス ファミリの要件を満たすことができます。ハードウェアで検証されていませんが、データシートの仕様では検証されています。


注記: これらすべてのソリューションは各ベンダーが責任を持つものです。詳細な情報や入手状況などについては各ベンダーへお問い合わせください。

ウェビナーとアプリケーション ノート

電力供給ツール

AMD の電源供給ソリューション パートナーは、電源設計、市場投入までの時間、PDN シミュレーションをサポートする直感的に操作できるツールを提供し、電源システムの最適な性能と信頼性を確保します。

電源供給ソリューション パートナー

熱設計

アプリケーションの熱設計の境界線は、アプリケーション タイプやエンド マーケットによって大きく異なります。高性能アプリケーションでの低消費電力設計は、低性能環境での高性能設計と同じ熱管理問題に直面するため、システムの熱管理範囲を把握することは、高性能製品の実現と費用効果の高い製品の実現のいずれにおいても重要です。過剰な熱ソリューション設計は、余分なコストがかかり、デザインを複雑化させてしまいます。

このため、AMD はすべての現行デバイス対応の DELPHI 熱モデルを提供しており、これらは Siemens Flotherm と Ansys IcePak の両方をサポートしています。

熱シミュレーションはボードを設計する上で不可欠なステップであり、ボード設計プロセスの図に示すように、最初の概算量に基づいて熱管理ソリューションが検証されます。

Thermal Power Efficiency Chart

熱設計ソリューション パートナー

すべてのお客様が熱シミュレーション ツールや熱シミュレーション環境を利用できるわけではありません。AMD アライアンス プログラムへの参加をとおして、熱設計をサポートするパートナーとつながることができます。

パッケージの選択

デバイス選択で重要な点は、最良の熱設計のために適切なパッケージを選択することです。AMD デバイスは、さまざまなユーザー要件に応えるために多くのパッケージ タイプを提供していますが、熱管理性能を考えるとリッドレス パッケージが最適な選択肢となります。AMD デバイスは次のパッケージで提供しています。

ベア ダイ – パッケージ指定子 (SB/VB)

  • 「B」はベア ダイを表し、「S」は 0.8 mm、「V」は 0.92 mm のパッケージ ピッチを表します。

リッド付き - (SF/VF)

  • 「F」はフォージド リッドを表し、「S」は 0.8 mm、「V」は 0.92 mm のパッケージ ピッチを表します。

リッドなしパッケージ (VS/LS)

  • 「S」はスティフナー リングを表し、「V」は 0.92 mm、「L」は 1 mm ピッチを表します。
  • 最適な熱性能を提供します。

リッドレス オーバーハング パッケージ (VI)

  • 「I」は、パッケージ オーバーヘッド (パッケージ基板が BGA フットプリントよりも大きい) のあるスティフナー リングを表します。
  • 「V」は 0.92 mm のパッケージ ピッチを表します。
  • 最適な熱性能を提供します。

消費電力見積もり

AMD は、インプリメンテーション前の消費電力の見積り、あらゆる設計段階でできるだけ消費電力を削減するように最適化、さらには広範な解析データを提供してユーザーによる最適化を可能にするクラス最高のツールを提供しています。次に、業界をリードする AMD のすぐに使える消費電力関連ハードウェア/ソフトウェア ベース ツールを示します。

Evaluation Board

Zynq™ UltraScale+™ MPSoC ZCU102 評価キットで開発開始

ZCU102 評価キットでは、オートモーティブ、産業、ビデオ、および通信アプリケーション向けデザインを素早く完成させることが可能です。

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リソース

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