JSSC 2006第1期Power Management90nmProcessor/CPU

A 90-nm Variable Frequency Clock System for a Power-Managed Itanium Architecture

90nm工艺的Itanium处理器采用动态变频时钟系统以实现功率管理。

90-nm CMOS, 1.7B transistors

动态变频时钟功率管理Itanium架构电压调节高频调整

▸创新点1：动态变频时钟系统（方法创新） - 提出了一种基于90nm CMOS工艺的动态变频时钟系统，通过实时调整核心供电电压和时钟频率，使处理器在配置的功率范围内最大化性能，解决了传统固定频率时钟系统在瞬态供电条件下的性能限制问题。

▸创新点2：功率管理方案（系统创新） - 设计了一种创新的功率管理方案，结合Foxton控制器和动态可变时钟系统，实现了在芯片上集成控制逻辑，同时将可变电压调节器和功率测量电阻外置，优化了功率分配和热管理，显著提升了能效比。

▸创新点3：高频带宽频率调整（电路创新） - 开发了高带宽频率调整技术，允许时钟周期在芯片供电瞬态期间动态适应，相比传统单频时钟系统，能够在瞬态条件下实现更高频率的处理器操作，提升了整体系统响应速度和稳定性。

▸创新点4：动态电压与频率协同调制（方法创新） - 实现了核心供电电压与时钟频率的动态协同调制，通过精确控制两者关系，确保处理器始终工作在最优功率效率点，同时避免了过大的电压波动对电路可靠性的影响。

Abstract

An Itanium Architecture microprocessor in 90-nm CMOS with 1.7B transistors implements a dynamically-vari- able-frequency clock system. Variable frequency clocks support a power management scheme which maximizes processor perfor- mance within a conﬁgured power envelope. Core supply voltage and clock frequency are modulated dynamically in order to remain within the power envelope. The Foxton controller and dynamically-variable clock system reside on die while the variable voltage regulator and pow