Сотовые телефоны, КПК и даже имплантируемые медицинские устройства, работающие от батареек, могут уйти в прошлое, если новая технология создания микросхем, совместно разработанная учеными Массачусетского технологического института и сотрудниками компании Texas Instruments, оправдает возлагаемые на нее ожидания.
Эта группа исследователей планирует в самое ближайшее время представить свою разработку и утверждает, что их технология способна обеспечить десятикратное повышение энергетической эффективности по сравнению с технологиями, используемыми сейчас при изготовлении сотовых телефонов и других мобильных устройств. Новая технология может применяться не только в мобильных устройствах, но и в медицинских имплантах и датчиках, позволяя им работать дольше, чем устройства на батарейках.
Как подчеркнул профессор электротехники МТИ Ананта Чандракасан, для того, чтобы добиться такой энергетической эффективности, исследователям пришлось найти способ сделать так, чтобы микросхемы работали при более низком уровне напряжения, чем обычно.
"Пришлось менять архитектуру микросхем памяти и логических микросхем таким образом, чтобы они могли функционировать при значительно более низком уровне напряжения", - пояснил Чандракасан.
Уровень напряжения необходимо сделать настолько низким, чтобы медицинские импланты могли работать на "внешней энергии", или, говоря языком неспециалистов, используя собственное тепло человеческого тела или энергию, вырабатываемую при движении.
По словам Чандракасана, коммерческое применение этой технологии в процессе изготовления микросхем для сотовых телефонов, медицинских устройств, а также систем военного назначения целей (скажем, автономной сети датчиков в зоне боевых действий) может начаться в ближайшие пять лет или даже раньше.
Исследователям также пришлось учесть обычные отклонения, имеющие место при полупроводниковом производстве, которые могут повлиять на уровень напряжения, необходимый для эффективной работы.
Прототипная микросхема была продемонстрирована во время конференции International Solid-State Circuits Conference в Сан-Франциско. Исследователи полагают, что предложенная ими технология начнет применяться в массовых продуктах уже через пять лет или даже раньше.
Большинство современных процессоров, устанавливаемых в мобильные устройства, работают от напряжения 1 В, а для микросхем, созданных на базе новой технологии, потребуется всего 0,3 В.
"Уровень напряжения критически важен, - считает Джим Макгрегор, аналитик компании In-Stat. – Карманные устройства должны делать все больше и больше. Снижение уровня напряжения позволяет увеличить сложность самой микросхемы и дает ей воэможность выполнять больше функций, а также увеличить срок ее работы от батарейки, что крайне важно для множества самых разных приложений".
Макгрегор пояснил, что в формуле, используемой для вычисления количества энергии для работы микросхемы, величина напряжения возводится в квадрат. Это означает, что снижение уровня напряжения – главный фактор сокращения энергопотребления. "Если напряжение растет, то энергопотребление увеличивается очень резко", - подчеркнул он.
Дэн Маккаррон, президент компании Mercury Research, напомнил, что в 60-х – начале 70-х годов компьютерная микросхема в среднем требовала напряжения около 12 В. Десять лет назад этот показатель сократился до 5 В, а за последние три года - до 1–2 В.
Проект частично финансировался за счет гранта, предоставленного Агентством перспективных исследований Министерства обороны США.