JavaScript is currently disabled.Please enable it for a better experience of Jumi.
 Annonsera Utgivningsplan Månadsmagasinet Prenumerera Konsultguide Om oss  About / Advertise
tisdag 12 november 2019 VECKA 46

En systemkrets till ett röststyrt headset som lanseras nästa höst blir den första ­kommersiella produkten där det finska snålprocessorbolaget Minimas teknik sänker energiförbrukningen. Företaget satsar nu hårt på att ta fler affärer och omvandla dem till kommersiella produkter.

Amerikanska Ambiq har visat att det går att tillverka kommersiella kretsar där matningsspänningen sänkts till en nivå nära tröskelspänningen. Resultatet blir rejält sänkt energiförbrukning men samtidigt sjunker maximala klockhastigheten drastiskt. Rent praktiskt stannar man därför normalt en bit ovanför tröskelnivån.

– Vi arbetar med några tidiga kunder som är på väg att komma i produktion.

Det berättar Tuomas Hollman som gick in som vd i maj. Han har varit rådgivare sedan starten 2016 men tog en aktiv roll för ett och ett halvt år sedan. Innan dess har han bland annat arbetat 15 år på Texas Instruments med ansvar för olika ­produktfamiljer, och bott många år i Silicon ­Valley.

Kretsen till det röststyrda headsetet håller på att kvalificeras, ett arbete som ska vara klart i mitten av nästa år. Volymproduktionen är planerad till slutet av 2020.

– Vi har ett starkt case i applikationer med trådlöst ljud. Systemet måste ständigt ligga och lyssna för att kunna starta när det hör rätt fras.

Andra tillämpningar där Minimas lösning passar är sen­sornoder där ingångarna övervakas för att se om det händer något. En annan är IoT-noder som i många fall måste vara extremt strömsnåla för att batteriet ska räcka länge.

En lite mer udda tillämpning är säkerhet. Det går att göra så kallade sidokanalsattacker om man har fysisk tillgång till en krets och därmed kan mäta spänningsvariationerna för att på så sätt knäcka exempelvis en kryptonyckel.

Faktiskt finns det kretsar där man dubblerar funktionerna men låter den andra delen ha motsatt fas så att signalerna släcker ut varandra.

– Det kräver dubbla ­kretsytan och drar dubbelt så mycket energi. Vi kan minska risken för den här typen av attacker genom att sänka energinivåerna.

Förutom Tuomas Hollman har bland annat hans tidigare kollega från TI, George Konnail – som sitter i Dallas och är designansvarig – nyligen börjat på företaget. Ny är även Tomi Jalonen med bas i München. Han är ansvarig för försäljningen och har även han en gedigen halvledarbakgrund på bland annat Siemens, Hantro och Allegro.

– Vi har fått in ett antal industriveteraner i teamet och fokuserar nu hårt på att förhandla med kunder och få ut kommersiella produkter.

Totalt har företaget 19 anställda som bortsett från de två som bor i USA och Tyskland är jämnt fördelade på kontoren i Espoo och Oulu.

Företaget har tagit in ungefär åtta miljoner euro sedan starten. Just nu pågår en ny finansieringsrunda som är tänkt att bli klar före årsskiftet.

– Det kommer att ta en tid ­innan vi går på plus men det starka kundintresset vi ser hjälper oss att ta oss dit.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen.
Prenumerera kostnadsfritt!

Affärsmodellen är den vanliga för den här typen av verksamhet. Kunderna betalar en licensavgift vid start liksom för tiden som Minima lägger ned på att optimera konstruktionen. Royalty börjar rulla in först när produktionen startar.

– Framöver ska vi göra vissa av våra verktyg och vårt flöde tillgängligt för kunderna så att de själva kan experimentera med vår teknik.

 

Styr spänningen i realtid

Minima kan applicera sin energibesparande teknik på all typ av digital logik bortsett från minnen. Exempelvis har man tagit sig an Risc-V, Arm Cortex-M3 och Tensilica från Cadence.

– Vi har bra samarbete med alla processorleverantörer. Vi tar deras produkter till en domän där de normalt inte fungerar, säger Tuomas Hollman.

Företagets metod kräver relativt lite handpåläggning. På ungefär två månader går den att implementera i en ny halvledarprocess. Idag har företaget IP-block och tillhörande mjukvara för styrningen till processer mellan 65 nm och 22 nm.

Genom att sänka matningsspänningen till en nivå som i extremfallet ligger i närheten av tröskelnivån kan man i teorin få uppåt tio gångers energibesparing. Problemet är bara att kretsens maximala klockhastighet minskar i ungefär samma grad.

– Det är viktigt att komma ihåg att vi pratar om energi per operation, det har liten koppling till klockhastigheten som också påverkar energiförbrukningen, säger Tuomas Hollman.

Sedan länge har det gått att använda uppslagstabeller för att styra matningsspänningen och därmed sänka energiförbrukningen. Tekniken bygger på att halvledartillverkarna karakteriserar sina processer med avseende på variationer i temperatur och processparametrar för en enda spänning. Med hjälp av informationen går det att skapa uppslagstabeller som kan användas för att justera spänningen och därmed sänka energiförbrukningen. Tekniken kräver dedicerade sensorer som övervakar olika process- och temperaturparametrar (PVT) på kretsen.

En svaghet med metoden är att man måste addera en viss marginal eftersom ­parametrar­na baseras på historiska data. Därmed går man miste om en del av den potentiella energibesparingen.

Det hänger samman med att halvledarprocesserna aldrig är ideala vilket till exempel betyder att den maximala klockhastig­heten kan variera mellan olika kretsar, även om de tillhör samma produktionsbatch. Dessutom ökar variationerna då man sänker arbetsspänningen. Om applikationen är prestandakritisk leder det till att man måste kassera en stor del av kretsarna eftersom de inte möter specifikationerna.

– Vår lösning är ”in situ”, den sitter i konstruktionen och justerar i realtid. Vi kan hela tiden hitta optimum för den prestanda som behövs.

Tekniken söker alltid den optimala arbetspunkten för varje enskild krets liksom för varje uppgift. Därmed minskar variansen och man får man i genomsnitt en bättre prestanda för hela kretspopulation.

– Detta är svårt, för att inte säga omöjligt att göra via till exempel en PVT-router utan att man addera så mycket marginal att fördelarna går förlorade.

MER LÄSNING:
 
Branschens egen tidning
För dig i branschen kostar det inget att prenumerera på vårt snygga pappers­magasin.

Klicka här!
SENASTE KOMMENTARER
Kommentarer via Disqus

Vi gör Elektroniktidningen

Anne-Charlotte Sparrvik

Anne-Charlotte
Sparrvik

+46(0)734-171099 ac@etn.se
(sälj och marknads­föring)
Per Henricsson

Per
Henricsson
+46(0)734-171303 per@etn.se
(redaktion)

Anna Wennberg

Anna
Wennberg
+46(0)734-171311 anna@etn.se
(redaktion)

Jan Tångring

Jan
Tångring
+46(0)734-171309 jan@etn.se
(redaktion)