Ungenaue Chips sparen Strom

Die Stromsparchips könnten etwa in mobilen Geräten untergebracht werden. Solche Smartphones müssten dann nur noch einmal im Monat aufgeladen werden, statt wie heute fast täglich.

Der Trick dabei: Die Prozessoren verwenden nicht die Boolsche Logik, die auf Genauigkeit und Exaktheit beruht, sondern eine probabilistische Logik und somit ein Wahrscheinlichkeitsprinzip. Die Folge: Fehler werden schlichtweg in Kauf genommen.

Auf der Halbleiter-Konferenz ISSCC in San Francisco haben nun Forscher aus Texas und Singapur das Konzept eines enstprechenden Chips vorgestellt. Der spezielle Halbleiter-Chip segelt unter der Bezeichnung PCMOS (Probabilistic Complementary Metal-Oxide Semiconductor) und wurde in Zusammenarbeit der Arbeitsgruppen von Krishna Palem von der Rice-Universität in Houston und Yeo Kiat Seng von der Nanyang-Universität in Singapur entworfen. Das Projekt wird vom US-Militär und Intel finanziert.

Herkömmliche Chips kämpfen mit dem Problem, dass je kleiner der Prozessor ist, desto höher sind sie gegen digitales Rauschen empfindlich. Um das zu übertragende Signal von diesem Hintergrundrauschen sauber zu trennen, wird in der Regel das Signal verstärkt und mehr Strom verbraucht. Der neu entwickelte Chip hingegen nimmt das Rauschen hin und geht davon aus, dass etwa der Betrachter die Lücken überbrückt.

Idealerweise findet ein solcher Stromspar-Chip Einsatz als Applikations-spezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC, Application Specific Integrated Circuits) in batteriebetriebenen Geräten, deren Programme keine hundertprozentige Genauigkeit voraussetzen. Ein Beispiel ist Video-Streaming auf einem Smartphone. Auf dem relativ kleinen Display mit niedriger Auflösung korrigiert das menschliche Gehirn automatisch die Fehler des Übertragungssignals. Auf der anderen Seite ist diese Neuentwicklung ungeeignet, wenn es auf Genauigkeit ankommt. So kann er zwar nie als CPU, aber für Video-Karten oder elektronische Spielzeuge eingesetzt werden. Bis der stromsparende PCMOS-Chip in den ersten Geräten auftaucht, werden allerdings noch mindestens vier Jahre ins Land ziehen.