Moduler en temps réel la consommation d’énergie des processeurs pour conserver un minimum à tout moment
L’Internet des objets (IdO) promet de connecter pratiquement n’importe quel appareil à Internet. Ce processus a déjà commencé avec des «objets» allant de l’électroménager à des accessoires portables pour la remise en forme, en passant par l’agriculture et les soins de santé intelligents. Une des principales barrières à la connexion effective de tout ce qui peut l’être sans se trouver à court de batterie en quelques secondes concerne l’optimisation de la consommation d’énergie indispensable au traitement de toutes les données à partager. Le projet MINIMA (Introducing the next computing power revolution: Minima microprocessor technology to reduce the energy need of digital computing by 20 times), financé par l’UE, a mis au point une technologie pouvant réduire jusqu’à 20 fois la quantité d’énergie nécessaire à pratiquement tous les dispositifs qui recourent au calcul numérique. Elle pourrait fournir le carburant indispensable pour propulser dès maintenant notre monde dans l’avenir de l’IdO.
La modulation dynamique: s’ajuster en temps réel à la consommation minimale d’énergie
Le processeur est le «cerveau» de tout appareil numérique. C’est une petite puce contenant des milliards de transistors. Puisque la consommation d’énergie d’un transistor est quadratiquement proportionnelle à sa tension de fonctionnement, les conceptions à faible consommation d’énergie qui diminuent cette tension ont fait l’objet d’un développement intense. MINIMA a mis l’accent sur une consommation d’énergie minimale en temps réel par modulation dynamique de l’ensemble du système matériel-logiciel. La technologie tire parti du point d’énergie minimal (MEP), défini comme la tension de fonctionnement à laquelle le total de l’énergie consommée par opération (Eop) est minimisé. En tant que coordinateur de projet et directeur technologique de Minima Processor, Lauri Koskinen explique: «Minima utilise un modèle de livraison de propriété intellectuelle (PI) qui examine la pile de manière globale, à partir des éléments physiques les plus petits et les plus minimes qui composent le processeur du logiciel. Contrairement aux approches statiques qui cherchent à constituer une librairie portail très robuste pour limiter la consommation d’énergie lors du fonctionnement, la marge dynamique est une solution à la fois matérielle et logicielle qui permet à l’appareil d’ajuster sa propre consommation d’énergie en fonction des besoins de performance, des variations du procédé, ou des conditions environnementales en temps réel et en cours d’opération.»
Un record du monde en passe de commercialisation
Minima Processor avait déjà atteint un record mondial avec un MEP de 3,15 pJ par opération sur un processeur 32 bits qui réduit la consommation d’énergie jusqu’à 15 à 20 fois par rapport à la tension nominale d’origine. Grâce au financement de l’UE, l’équipe du projet MINIMA est parvenue à optimiser cette technologie. Selon Koskinen: «Nous avons réussi à conserver les avantages liés à la consommation d’énergie tout facilitant la mise en œuvre et les tests de la technologie, deux éléments clés dans l’industrie des semi-conducteurs à cadence rapide.» La technologie Minima peut tirer le meilleur parti de n’importe quelle unité centrale de traitement ou processeur de signal numérique existants. Les fournisseurs de «système sur puce» tels que Texas Instruments peuvent transmuter la diminution de la consommation d’énergie en une plus longue durée de vie de la batterie et/ou en de nouvelles fonctions sans dégradation de cette durée de vie. Minima a maintenant établi des partenariats avec NXP et ARM. Lauri Koskinen conclut: «Nous avons créé une entreprise en tant qu’universitaires, mais notre équipe technique extrêmement compétente s’est rapidement posée en concurrente sérieuse des équipes industrielles présentes de longue date dans ce domaine. Notre premier produit est désormais en route vers une usine de semi-conducteurs.» Avec d’un côté de plus en plus de «choses» interconnectées, et de l’autre des performances et une consommation d’énergie stimulées par la technologie MINIMA, l’IdO est désormais prêt à passer de la science-fiction à la réalité à la vitesse de l’éclair.
Mots‑clés
MINIMA, énergie, consommation d’énergie, processeur, Internet des Objets (IdO), tension, numérique, point d’énergie minimum (MEP), Internet, batterie, marge dynamique, semi-conducteur
