Estudo de caso: Fabrico de circuitos integrados

CI Área Taxa de defeitos Tecnologia Transístores(mm2) (por cm2) (nm) (106)

IBM Power 5 389 0,30 130 276Sun Niagara 380 0,75 90 279AMD Opteron 199 0,75 90 233

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Fórmulas

O rendimento de uma bolacha é dado por:

Y =(1 + D×A

α

)−α

Y: rendimento D: defeitos por unidade de áreaA: área da pastilha α: parâmetro de calibração

O número N de pastilhas de área A que cabem numa bolacha dediâmetro d pode ser estimado pela fórmula:

N =

⌊π × (d/2)2

A− π × d√

2× A

⌋Potência dinâmica:

Pdin =12× V2 × F × carga capacitiva

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Cenários

Tabela

1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.

2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?

I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

Tabela

1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?

I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

Tabela

1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?

I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

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1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;

I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?

I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

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1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;

I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?

I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?

I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?

I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

Tabela

1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?

I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

Tabela

1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?

I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

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1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.

I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

Tabela

1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?

I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Cenários

Tabela

1. Comparar rendimento do mesmo processo de fabrico.2. Migrar Power5 para nova tecnologia:

I situação actual: preço de venda é 40% superior ao custo; custode fabrico: 500C/bolacha; meio milhão de CI/mês

I fábrica: 109 C; 3× mais circuitos; dobro do preço;I nova área: 186 mm2, taxa de defeitos: 0,7 cm−2;I Custo actual, custo na nova tecnologia?I Lucro, tempo para amortizar o investimento?

3. Cenário: 2 modelos Niagara: 8 e 6 núcleos?I Estimar probabilidade de CPU com 1 ou 2 núcleos defeituosos.I Quantos CPU-6 vendidos por cada CPU-8?I CPU-8: 150C, CPU-6: 100C, custo de pastilha: 80C, R&D: 200

milhões C, teste: 1,5C/CPU. Quantos CPUs devem ser vendidospara pagar o investimento?

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Estudo de caso: Consumo de energia

Tipo Produto Parâmetros Potência

CPU Sun Niagara 8-core 1,2 GHz 72–79 W picoIntel Pentium 4 2 GHz 49–66 W

DRAM Kingston X64C3AD2 1 GB 184 pinos 3,7 WKingston D2N3 1 GB 240 pinos 2,3 W

Disco DiamondMax 16 5400 rpm 7,0 W leitura, 2,9 W repousoDiamondMax Plus 9 7200 rpm 7,9 W leitura, 4,0 W repouso

SunFire T2000 IBM x346

Potência (W) 298 438SPECjbb (op/s) 63 378 39 985

Potência (W) 330 438SPECWeb (composite) 14 001 4348

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpm

I (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potênciaconsumida?

I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.

I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?

I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.

I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?

I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpminfluencia o desempenho)?

2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armáriodissipa 14 kW.

I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?

2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armáriodissipa 14 kW.

I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.

I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.I Quantos servidores ?

I E se for usado RAID 1?3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critério

principal for consumo de potência?4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?

I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?

I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução dapotência dinâmica?

I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potênciadinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?

I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potênciadinâmica?

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Cenários

1. Niagara, 2 G DRAM 184, 2 discos 7200 rpmI (Pior caso) Fonte de alimentação 70% de eficiência; potência

consumida?I Disco 40% do tempo em repouso. Impacto?I Substituir por disco 5200 rpm (assumir que apenas rpm

influencia o desempenho)?2. Niagara, 1 G DRAM 240, 1 disco 5400 rpm; porta de armário

dissipa 14 kW.I Quantos servidores ?I E se for usado RAID 1?

3. Para os dois servidores indicados, qual usar se o critérioprincipal for consumo de potência?

4. Passar de 1 núcleo para 2 núcleos?I Carga é 100% paralelizável. Quanto pode baixar a frequência?I Tensão decresce linearmente com frequência. Redução da

potência dinâmica?I Tensão não pode baixar mais que 30%. Redução da potência

dinâmica?AACO: Casos de estudo (fabrico e consumo) 5/5 2010-09-23