超高速モバイルに対する需要の急増に応えるため テクノロジー、ハイテク大手は毎年、以前のモデルよりもバッテリー寿命が長く、より高速で強力なデバイスを開発しています。
AppleやSamsungのような企業が毎年奇跡的にこれを実現できる主な理由は、世界中のエンジニアや研究者が、高速を実現しながら、ますます電力効率の高いマイクロチップを設計しているためです。
そのために、ブリガムヤング大学のチームが率いる研究者たちは、世界で最も電力効率の高い高速アナログ-デジタルを構築しました。 コンバータ （ADC）マイクロチップ。 ADCは、アナログ信号（無線波など）をデジタル信号に変換するほとんどすべての電子機器に存在する小さな技術です。
BYU教授ウッドチェン博士によって作成されたADC。 学生のEricSwindlehurstとその同僚は、超広帯域無線通信のために21GHzでわずか10ミリワットの電力を消費します。 現在のADCは、同等の速度で数百ミリワットまたはさらにはワットの電力を消費します。 BYU製ADCは、現在世界で利用可能な最高の電力効率を備えており、かなりの差をつけて記録を保持しています。
「世界中の多くの研究グループがADCに焦点を当てています。 それは、誰が世界最速で最も燃料効率の良い車を作ることができるかという競争のようなものです」とチェンは言いました。 「世界中の誰よりも勝つことは非常に難しいですが、私たちはそれをなんとかやり遂げました。」
チェンのような研究者が直面している中心的な課題は、通信システムデバイス内の帯域幅がますます高くなるということは、より多くの電力を消費する回路を意味するということです。 チェン、スウィンドルハースト、および彼らのチームは、ADCの重要な部分に焦点を当てることによって問題の解決に着手しました 回路 DACと呼ばれ、ADCの正反対を表す中心的な部品であるデジタル-アナログコンバーターです。
技術に精通している人のために、ここに研究チームがしたことの大まかな説明があります：
彼らは、両方のスケーリングによって DAC からの負荷を軽減することにより、コンバータをより高速かつより効率的にしました。 コンデンサ 平行平板の面積と間隔。また、従来の方法とは異なる方法でユニット コンデンサをグループ化し、DAC の同じビットの一部であるユニット コンデンサを全体にインターリーブするのではなくグループ化しました。これにより、ボトムプレートの寄生容量が 3 分の 1 に減少し、速度が向上しながら消費電力が大幅に削減されました。
最後に、彼らはブートストラップスイッチを使用しましたが、各パスを個別に最適化できるデュアルパスにすることで改善しました。 この方法では速度が向上しますが、既存のデバイスを分割して回線のルートを変更する必要があるため、追加のハードウェアは必要ありません。
「私たちはここBYUでチップの技術を証明しており、この特定の技術の有効性については疑問の余地はありません」とChiang氏は語った。 「この取り組みはまさに可能性の限界を押し広げ、消費者に多くの利便性をもたらします。あなたの Wi-Fi このテクノロジーのおかげで今後も改善され、アップロードとダウンロードの速度が向上し、バッテリー寿命を維持しながら、4K または 8K をほとんど遅延なく視聴できるようになります。」
チェン氏によると、ADCの他の可能性のあるアプリケーションには、自動運転車（大量のワイヤレス帯域幅を使用）、メガネやスマートコンタクトレンズなどのスマートウェアラブル、さらには埋め込み型デバイスなどがあります。
このデバイスでは、数千の接続すべてを確実に行うために、高度な設計と検証が必要でした。 コンバータ 正しく動作します。 設計のXNUMXつの間違いは、修正するのに少なくともさらにXNUMX年かかるため、チームは間違いを犯さなかったことに興奮していました。