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威圖機(jī)柜工作溫度對(duì)于電子元件和ICT裝置及系統(tǒng)能耗(電力消耗)的影響
CPU芯片等電子元件的耗電量可基本分為動(dòng)態(tài)( Dynamic)工作功耗和靜態(tài)( Static)非工作功耗兩部分。其中,威圖機(jī)柜靜態(tài)非工作狀態(tài)的漏電問(wèn)題是影響當(dāng)今以及將來(lái)半導(dǎo)體技術(shù)向更高集成度發(fā)展的最重要因素。日前高性能芯片內(nèi)的排線和節(jié)點(diǎn)間距在20~45m,漏電是指隨著排線密度的提高,節(jié)點(diǎn)和排線間會(huì)產(chǎn)生漏電。CPU芯片的耗電包括有效電力(用于信號(hào)傳輸)和無(wú)效的漏電,芯片溫度在85℃時(shí),其無(wú)效的漏電占了將近總耗電的半。減少排線間漏電的一個(gè)有效方法是威圖空調(diào)降低芯片溫度,通過(guò)冷卻降低芯片溫度,可以有效減少漏電部分損失,也可以大幅度減少其漏電電流,從而很大程度上降低元件的耗電量,提高信號(hào)等電子傳送效率。根據(jù)預(yù)測(cè),對(duì)于單晶體儲(chǔ)存單元 MOSFET型半導(dǎo)體來(lái)說(shuō),當(dāng)工作溫度從+100℃降低到-50℃時(shí),它的汲極電流(靜態(tài)漏電電流)可以降低大約5個(gè)數(shù)量級(jí)(×108到×10-13)。
根據(jù)國(guó)際相關(guān)學(xué)會(huì)及研究機(jī)構(gòu)的分析,當(dāng)今基于CMOS技術(shù)(Comementary Metal Oxide Semiconductor)CPU芯片內(nèi)動(dòng)態(tài)工作與靜態(tài)非工作耗電變化趨勢(shì)的比較。圖中橫坐標(biāo)表示相關(guān)半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展的年代,縱坐標(biāo)右邊的脈沖幅寬(gatelength)表示了半導(dǎo)體集成密度,縱坐標(biāo)左邊表示了芯片內(nèi)各部分的相對(duì)耗電量�？梢钥闯�,威圖機(jī)柜隨著半導(dǎo)體設(shè)計(jì)與封裝技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展,CPU芯片內(nèi)單晶體的封裝密度已經(jīng)達(dá)到幅寬20m以下,盡管動(dòng)態(tài)工作耗電( Dynamic Power)已經(jīng)可以被控制在很小的增長(zhǎng)范圍內(nèi),但特別值得注意的是,由于威圖空調(diào)高密度封裝所產(chǎn)生的靜態(tài)非工作漏電( Sub- thresholdeakage, and gate-oxide leakage)卻一直呈指數(shù)增長(zhǎng),在很多情況下已經(jīng)超過(guò)了正常的工作耗電。

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