Para satisfacer la creciente demanda de dispositivos móviles ultrarrápidos la tecnología, cada año los gigantes tecnológicos crean dispositivos más rápidos y potentes con batería de mayor duración que los modelos anteriores.
La principal razón por la que empresas como Apple y Samsung pueden lograr esto milagrosamente año tras año es porque los ingenieros e investigadores de todo el mundo están diseñando microchips cada vez más eficientes en el consumo de energía que aún ofrecen altas velocidades.
Con ese fin, los investigadores dirigidos por un equipo de la Universidad Brigham Young acaban de construir la tecnología analógica a digital de alta velocidad con mayor eficiencia energética del mundo. convertidor (ADC) microchip. Un ADC es una pequeña pieza de tecnología presente en casi todos los equipos electrónicos que convierte señales analógicas (como una onda de radio) en una señal digital.
El ADC creado por el profesor de BYU Wood Chiang, Ph.D. el estudiante Eric Swindlehurst y sus colegas consumen sólo 21 milivatios de potencia a 10 GHz para comunicaciones inalámbricas de banda ultra ancha; los ADC actuales consumen cientos de milivatios o incluso vatios de potencia a velocidades comparables. El ADC fabricado por BYU tiene la mayor eficiencia energética actualmente disponible a nivel mundial, un récord que tiene por un margen sustancial.
“Muchos grupos de investigación en todo el mundo se centran en los ADC; es como una competencia sobre quién puede construir el automóvil más rápido y con mayor eficiencia de combustible del mundo ”, dijo Chiang. "Es muy difícil vencer a todos los demás en todo el mundo, pero lo logramos".
El desafío central al que se enfrentan investigadores como Chiang es que los anchos de banda cada vez más altos dentro de los dispositivos del sistema de comunicaciones significan circuitos que consumen más energía. Chiang, Swindlehurst y su equipo se propusieron resolver el problema centrándose en una parte clave del ADC circuito llamado DAC, que es una pieza central que representa el reverso exacto de ADC: convertidor de digital a analógico.
Para los conocedores de la tecnología, aquí hay una explicación amplia de lo que hizo el equipo de investigación:
Hicieron que el convertidor fuera más rápido y eficiente al reducir la carga del DAC al escalar tanto el condensador área de placas paralelas y espaciamiento. También agruparon condensadores unitarios de manera diferente a la forma convencional, agrupando condensadores unitarios que forman parte del mismo bit en el DAC en lugar de entrelazarlos. Al hacerlo, se redujo tres veces la capacitancia parásita de la placa inferior, lo que redujo significativamente el consumo de energía y aumentó la velocidad.
Finalmente, utilizaron un conmutador de arranque, pero lo mejoraron al hacerlo de doble ruta, donde cada ruta se puede optimizar de forma independiente. Este método aumenta la velocidad pero no requiere hardware adicional porque implica dividir los dispositivos existentes y realizar cambios de ruta en el circuito.
"Hemos probado la tecnología del chip aquí en BYU y no hay dudas sobre la eficacia de esta técnica en particular", dijo Chiang. “Este trabajo realmente va más allá de lo que es posible y resultará en muchas comodidades para los consumidores. Su Wi-Fi seguirá mejorando gracias a esta tecnología, tendrás velocidades de carga y descarga más rápidas y podrás mirar 4K o incluso 8K con poco o ningún retraso mientras mantienes la duración de la batería”.
Chiang dijo que otras aplicaciones probables para el ADC incluyen vehículos autónomos (que usan una tonelada de ancho de banda inalámbrico), dispositivos portátiles inteligentes como gafas o lentes de contacto inteligentes, e incluso cosas como dispositivos implantables.
El dispositivo requería un diseño y una verificación sofisticados para garantizar que todas las miles de conexiones en el convertidor funcionaría correctamente. Un solo error en el diseño habría llevado al menos un año más para corregirlo, por lo que el equipo estaba encantado de no haber cometido errores.