eFuse

Технология перепрограммирования компьютерных чипов

В вычислительной технике eFuse ( электронный предохранитель ) представляет собой микроскопический предохранитель, встроенный в компьютерный чип . Эта технология была изобретена IBM в 2004 году ^[1] для динамического перепрограммирования чипов в реальном времени. Говоря абстрактно, компьютерная логика обычно «выгравирована» или «жестко зашита» в чип и не может быть изменена после завершения производства чипа. Используя набор eFuses, производитель чипа может обеспечить возможность изменения схем чипа во время его работы. ^[2]

Механизм действия

Электронные предохранители могут быть изготовлены из кремния или металлических пластин. В обоих случаях они работают (ударят) за счет электромиграции — явления, при котором электрический поток заставляет материал проводника двигаться. Хотя электромиграция, как правило, нежелательна при проектировании микросхем, поскольку она приводит к сбоям, eFuse состоят из слабых дорожек, которые предназначены для того, чтобы выйти из строя раньше, чем это сделают другие. ^{[3] [4]}

Использование

Первоначально eFuses продавались IBM как способ настройки производительности внутри кристалла. Если определенные подсистемы выходят из строя, реагируют слишком долго или потребляют слишком много энергии, чип может мгновенно изменить свое поведение, перегорев eFUSE. ^{[3] [5] [6]} Сегодня большинство eFuses используются для выгравирования данных сериализации или калибровки на чипе, что делает их значением только для чтения. ^[7]

Описательный термин

eFuses, возможно, чаще используются в качестве одноразового программируемого ПЗУ или памяти с ограничением записи, а не реальных физических электрических предохранителей. Это варьируется от записи уникальной информации в процессоры ^[4] или, в случае игровых консолей и другого ограниченного оборудования, от предотвращения перехода на более раннюю версию путем постоянной записи более новой версии. Xbox 360 , Nintendo Switch , Pixel 6 и Samsung Galaxy S22 известны тем, что используют eFuse таким образом. ^[8]

Реализации

eFuses, используемые для настройки производительности или уникальных идентификаторов:

• высокопроизводительные RISC- процессоры IBM POWER5 и POWER6 ; вероятно, все новые модели ^[3]
• Процессоры мейнфреймов IBM System z9 и System z10 ^[9]
• Sony/Toshiba/IBM Cell, используемый в PlayStation 3 . Не заявлено, что используется для предотвращения перехода на более раннюю версию.
• процессоры Intel Westmere ; вероятно, все новые модели ^[4]
• Семейство микроконтроллеров TI MSP430 для уникальных идентификаторов.
• TI FPD-Link SERDES для различных настроек.

Известно, что электронные предохранители используются для аппаратного ограничения:

• Процессор IBM/Microsoft Xenon в игровой консоли Xbox 360 . 768 бит предохранителей. ^{[10] [11] [12]}
• Устройства Samsung Knox используют eFuse, чтобы определить, запускался ли когда-либо путь загрузки, отличный от Samsung. ^[13]

Варианты

Сбрасываемые электронные предохранители используются для защиты цепей. Они действуют аналогично самовосстанавливающимся предохранителям и обычно поставляются в виде отдельного блока микросхем. ^[14]

Существует несколько способов реализации антипредохранителя в кремнии: см. Antifuse § Антипредохранители в интегральных схемах .

Смотрите также

• Антифуз
• Реконфигурируемые вычисления

Рекомендации

1. «Технология IBM eFuse предвещает появление адаптируемых чипов» .
2. DCC (14 марта 1989). «Способ и устройство для создания разрыва цепи в токопроводящей линии». Архивировано из оригинала 11 февраля 2017 г.
3. Смит, Тони. «IBM eFuse для создания самовосстанавливающихся и саморегулирующихся процессоров». Регистр .
4. «Исследование металлических предохранителей». ЕТАзия . Архивировано из оригинала 14 июня 2021 г. Проверено 30 декабря 2020 г.
5. «IBM представляет технологию морфинга чипов» . ИБМ. 30 июля 2004 г. Архивировано из оригинала 24 июля 2010 г. Проверено 17 сентября 2009 г.
6. Порт, Отис (6 июня 2005 г.). «Могучие трансформирующиеся мощные процессоры». БизнесУик . Архивировано из оригинала 29 мая 2005 года.
7. "Эспрессиф ESP-IDF esp_mac.h" . Эспрессиф. 08.06.2023 . Проверено 7 ноября 2023 г.
8. Амадео, Рон (31 августа 2022 г.). «Google дает разработчикам возможность обойти одностороннее обновление Android 13». Арс Техника . Проверено 4 сентября 2022 г.
9. Риццоло, РФ; Фут, Т.Г.; и другие. (13 февраля 2007 г.). «Приложения и методология IBM System z9 eFUSE». Журнал исследований и разработок IBM . 51 : 65–75. дои : 10.1147/rd.511.0065 . Проверено 28 февраля 2007 г.
10. «Понимание настроек предохранителей Xbox 360» . Free60 Wiki .
11. Speedy22 (7 марта 2006 г.). «Техническое описание процессора XBOX 360. Версия 1.5» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 15 марта 2006 г. Проверено 28 февраля 2007 г.{{cite web}}: CS1 maint: numeric names: authors list (link)
12. «IBM поставляет чип Power для мирового запуска Microsoft Xbox 360» . ИБМ. 25 октября 2005 г. Архивировано из оригинала 11 марта 2007 г. Проверено 28 февраля 2007 г.
13. «Что такое гарантийный бит Knox и как он срабатывает?» docs.samsungknox.com .
14. "Электронные предохранители" . СТМикроэлектроника .