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Near-Threshold Voltage Design Techniques for Heterogenous Manycore System-on-Chips

机译：异构众核片上系统的近阈值电压设计技术

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Aggressive power supply scaling into the near-threshold voltage (NTV) region holds great potential for applications with strict energy budgets, since the energy efficiency peaks as the supply voltage approaches the threshold voltage (V T ) of the CMOS transistors. The improved silicon energy efficiency promises to fit more cores in a given power envelope. As a result, many-core Near-threshold computing (NTC) has emerged as an attractive paradigm. Realizing energy-efficient heterogenous system on chips (SoCs) necessitates key NTV-optimized ingredients, recipes and IP blocks; including CPUs, graphic vector engines, interconnect fabrics and mm-scale microcontroller (MCU) designs. We discuss application of NTV design techniques, necessary for reliable operation over a wide supply voltage range—from nominal down to the NTV regime, and for a variety of IPs. Evaluation results spanning Intel’s 32-, 22- and 14-nm CMOS technologies across four test chips are presented, confirming substantial energy benefits that scale well with Moore’s law.
机译：由于电源电压接近CMOS晶体管的阈值电压（V T），当电源电压接近CMOS晶体管的阈值电压（V T）时，能效达到峰值，因此将电源扩展到近阈值电压（NTV）区域具有巨大的潜力。改进的硅能效有望在给定的功率包络中容纳更多内核。因此，众核近阈值计算 （NTC） 已成为一种有吸引力的范式。实现高能效异构片上系统（SoC）需要关键的NTV优化成分、配方和IP模块;包括 CPU、图形矢量引擎、互连结构和毫米级微控制器 （MCU） 设计。我们讨论了NTV设计技术的应用，这些技术对于在从标称电压到NTV体系的宽电源电压范围内以及各种IP的可靠运行是必要的。在四个测试芯片上展示了英特尔 32 纳米、22 纳米和 14 纳米 CMOS 技术的评估结果，证实了与摩尔定律相称的巨大能源优势。

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