EFuse

En informàtica, un eFuse (fusible electrònic) és un fusible microscòpic que s'insereix en un xip d'ordinador. Aquesta tecnologia va ser inventada per IBM el 2004^[1] per permetre la reprogramació dinàmica en temps real dels xips. En abstracte, la lògica informàtica generalment està "gravada" o "cablejada" en un xip i no es pot canviar després que el xip s'hagi acabat de fabricar. Mitjançant l'ús d'un conjunt d'eFuses, un fabricant de xips pot permetre que els circuits d'un xip canviïn mentre està en funcionament.^[2]

Mecanisme d'acció

Els fusibles elèctrics (eFuses) es poden fabricar amb traces de silici o metall. En ambdós casos, funcionen (es fonen) per electromigració, el fenomen en què el flux elèctric fa que el material conductor es mogui. Tot i que l'electromigració generalment no és desitjable en el disseny de xips, ja que provoca fallades, els eFuses estan fets de traces febles que estan dissenyades per fallar abans que les altres.^[3]^[4]

Fusible intacte
Fusible fos

Usos

Inicialment, IBM va comercialitzar els eFuses com una manera de proporcionar un ajust del rendiment dins del xip. Si certs subsistemes fallen, o triguen massa a respondre, o consumeixen massa energia, el xip pot canviar instantàniament el seu comportament activant un eFUSE.^[5]^[6]^[7] Avui dia, la majoria dels eFuses s'utilitzen per gravar dades de serialització o calibratge en un xip, convertint-lo així en un valor de només lectura.^[8]

Terme descriptiu

Els eFuses s'utilitzen potser més habitualment com a ROM programable d'un sol ús o memòria restringida d'escriptura, i no com a fusibles elèctrics físics reals. Això va des d'escriure informació única a les CPU,^[9] o, en el cas de les consoles de jocs i altres dispositius restringits, evitar rebaixes de versió enregistrant permanentment una versió més nova. La Xbox 360, la Nintendo Switch, el Pixel 6 i el Samsung Galaxy S22 són coneguts per utilitzar eFuses d'aquesta manera.^[10]

Implementacions

Fusibles electrònics utilitzats per a l'ajust del rendiment o per a identificadors únics:

Processadors RISC d'alta gamma IBM POWER5 i POWER6; probablement tots els models més nous^[11]
Processadors centrals IBM System z9 i System z10^[12]
Sony/Toshiba/IBM Cell utilitzat a la PlayStation 3. No es diu que s'utilitzi per a la prevenció de baixades de versió.
CPUs Intel Westmere; probablement tots els models més nous^[13]
Família de MCU TI MSP430 per a identificadors únics.
TI FPD-Link SERDES per a una varietat de configuracions diferents.

Fusibles electrònics que se sap que s'utilitzen per a la restricció de maquinari:

CPU Xenon d'IBM/Microsoft a la consola de jocs Xbox 360. 768 trossos de fusibles.^[14]^[15]^[16]
Els dispositius Samsung Knox utilitzen un eFuse per detectar si s'ha executat mai una ruta d'arrencada que no sigui de Samsung.^[17]

Variants

Els fusibles electrònics rearmables s'utilitzen per protegir circuits. Actuen de manera similar als fusibles rearmables i generalment s'envien com un paquet de xip independent.^[18]

Hi ha diverses maneres d'implementar un antifusible en silici: vegeu Antifusible.

Referències

↑ «IBM's eFuse technology portends adaptable chips» (en anglès).
↑ DCC. «Method and apparatus for causing an open circuit in a conductive line» (en anglès), 14-03-1989. Arxivat de l'original el 2017-02-11.
↑ Smith, Tony. «IBM eFuse to yield self-repairing, self-regulating CPUs» (en anglès). The Register.
↑ «Examining metal eFuses» (en anglès). EETAsia. Arxivat de l'original el 2021-06-14. [Consulta: 30 desembre 2020].
↑ Smith, Tony. «IBM eFuse to yield self-repairing, self-regulating CPUs» (en anglès). The Register.
↑ «IBM introduces chip morphing technology» (en anglès). IBM, 30-07-2004. Arxivat de l'original el 2010-07-24. [Consulta: 17 setembre 2009].
↑ Port, Otis BusinessWeek, 06-06-2005.
↑ «Espressif ESP-IDF esp_mac.h» (en anglès). Espressif, 08-06-2023. [Consulta: 7 novembre 2023].
↑ «Examining metal eFuses» (en anglès). EETAsia. Arxivat de l'original el 2021-06-14. [Consulta: 30 desembre 2020].
↑ Amadeo, Ron. «Google gives developers a way to sidestep Android 13's one-way update» (en anglès americà). Ars Technica, 31-08-2022. [Consulta: 4 setembre 2022].
↑ Smith, Tony. «IBM eFuse to yield self-repairing, self-regulating CPUs» (en anglès). The Register.
↑ Rizzolo, R. F.; Foote, T. G.; etal IBM Journal of Research and Development, 51, 13-02-2007, p. 65–75. DOI: 10.1147/rd.511.0065 [Consulta: 28 febrer 2007].
↑ «Examining metal eFuses» (en anglès). EETAsia. Arxivat de l'original el 2021-06-14. [Consulta: 30 desembre 2020].
↑ «Understanding the Xbox 360's Fusesets» (en anglès). Free60 Wiki.
↑ Speedy22. «XBOX 360 CPU Datasheet. Version 1.5.» (en anglès), 07-03-2006. Arxivat de l'original el 2006-03-15. [Consulta: 28 febrer 2007].
↑ «IBM delivers Power-based chip for Microsoft Xbox 360 worldwide launch» (en anglès). IBM, 25-10-2005. Arxivat de l'original el 2007-03-11. [Consulta: 28 febrer 2007].
↑ «What is a Knox Warranty Bit and how is it triggered?» (en anglès). docs.samsungknox.com. [Consulta: 16 juliol 2024].
↑ «E-fuses» (en anglès). STMicroelectronics.

[1] «IBM's eFuse technology portends adaptable chips» (en anglès).

[2] DCC. «Method and apparatus for causing an open circuit in a conductive line» (en anglès), 14-03-1989. Arxivat de l'original el 2017-02-11.

[reg-3] Smith, Tony. «IBM eFuse to yield self-repairing, self-regulating CPUs» (en anglès). The Register.

[EETAsia-4] «Examining metal eFuses» (en anglès). EETAsia. Arxivat de l'original el 2021-06-14. [Consulta: 30 desembre 2020].

[reg2-5] Smith, Tony. «IBM eFuse to yield self-repairing, self-regulating CPUs» (en anglès). The Register.

[6] «IBM introduces chip morphing technology» (en anglès). IBM, 30-07-2004. Arxivat de l'original el 2010-07-24. [Consulta: 17 setembre 2009].

[7] Port, Otis BusinessWeek, 06-06-2005.

[8] «Espressif ESP-IDF esp_mac.h» (en anglès). Espressif, 08-06-2023. [Consulta: 7 novembre 2023].

[EETAsia2-9] «Examining metal eFuses» (en anglès). EETAsia. Arxivat de l'original el 2021-06-14. [Consulta: 30 desembre 2020].

[10] Amadeo, Ron. «Google gives developers a way to sidestep Android 13's one-way update» (en anglès americà). Ars Technica, 31-08-2022. [Consulta: 4 setembre 2022].

[reg3-11] Smith, Tony. «IBM eFuse to yield self-repairing, self-regulating CPUs» (en anglès). The Register.

[12] Rizzolo, R. F.; Foote, T. G.; etal IBM Journal of Research and Development, 51, 13-02-2007, p. 65–75. DOI: 10.1147/rd.511.0065 [Consulta: 28 febrer 2007].

[EETAsia3-13] «Examining metal eFuses» (en anglès). EETAsia. Arxivat de l'original el 2021-06-14. [Consulta: 30 desembre 2020].

[14] «Understanding the Xbox 360's Fusesets» (en anglès). Free60 Wiki.

[15] Speedy22. «XBOX 360 CPU Datasheet. Version 1.5.» (en anglès), 07-03-2006. Arxivat de l'original el 2006-03-15. [Consulta: 28 febrer 2007].

[16] «IBM delivers Power-based chip for Microsoft Xbox 360 worldwide launch» (en anglès). IBM, 25-10-2005. Arxivat de l'original el 2007-03-11. [Consulta: 28 febrer 2007].

[17] «What is a Knox Warranty Bit and how is it triggered?» (en anglès). docs.samsungknox.com. [Consulta: 16 juliol 2024].

[18] «E-fuses» (en anglès). STMicroelectronics.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]