久々にシステムLSI記事を更新します。今回は動的電圧周波数スケーリング(DVFS)の概要についてお伝えします。DVFS)は、プロセッサの処理量(負荷)の大小に応じて、電源電圧およびクロック周波数を動的(適応的)に切り替える技術です。これにより、必要な性能を維持しつつ、消費電力を最適化し、発熱を抑えることができます。このDVFSによるクロック周波数/電源電圧の動的切り替えについて、表1に示します。DVFSのクロック周波数/電源電圧動的切り替えとアプリケーション各種システムLSI(SoC)やプロセッサでは低消費電力化を図るために動的電圧周波数スケーリング(DVFS)が広く導入されています。SoCの負荷が低いときには動作周波数及び電源電圧を下げ、低消費電力化を図ります。高負荷時には高性能を必要とするアプリケーションに対して、周波数及び電源電圧を上げて高速処理を可能にします。DVFSは負荷の大小に応じて動的に最適な電圧/周波数を割り当て、低消費電力化を図る手法です。各クロック周波数/電圧における具体的なアプリケーションは概ね下記の通りです。タスク(高解像度)など、高負荷の作業時に切り替えます。自然言語処理や音声認識など、中程度の負荷の作業時に切り替えます。画像処理タスク(低解像度)、長時間かけて良い推論、Office作業、Web閲覧、スリープモードなど、低負荷の作業時に動的切り替えを実施します。DVFSで用いられている負荷検出手段(MPUの例)MPUにおいてDVFSで用いられている負荷検出手段を表2に示します。等で広く実用化されています。各半導体企業が得意なアプリケーション、ハードウェアの競争力を高めるDVFS技術を提供しています。それぞれ簡単に説明します。GPUの電力管理を実現のための技術で、一部のGPUシリーズに搭載されています。AMDの「PowerTune」は、エネルギー消費の削減に加え、コンピュータの冷却によって発生する騒音レベルを下げ、モバイルデバイスのバッテリー寿命を延ばすのに役立ちます。Intelは、MPU(マイクロプロセッサユニット)およびGPU(グラフィックスプロセッサユニット)においてDVFS技術を採用しています。これにより、プロセッサの動作周波数と電圧を動的に調整し、効率的な電力管理を実現しています。AppleのAシリーズプロセッサもDVFS技術を活用しています。これにより、iPhoneやiPadのパフォーマンスを最適化しつつ、バッテリー寿命を延ばすことができます。DVFSは、現代のプロセッサにおいて不可欠な技術であり、各企業が独自のソリューションを提供しています。これにより、パフォーマンスと電力効率のバランスを取ることが可能となり、ユーザーにとって快適な使用体験を提供します。次回はDVFSのブロック図、及び動作原理についてご説明します。プレイステーション用セル回路設計などに尽力し、システムLSIに関連する特許を240件出願。センター(財団)にて特許の先行技術調査を担当。ディー・クルー・テクノロジーズこの記事へのコメントの受付は締め切りました。