Untuk memenuhi permintaan yang meningkat untuk mudah alih sepantas kilat teknologi, setiap tahun gergasi teknologi mencipta peranti yang lebih pantas dan berkuasa dengan kuasa bateri yang tahan lebih lama berbanding model sebelumnya.
Sebab utama syarikat seperti Apple dan Samsung dapat melakukan ini secara ajaib dari tahun ke tahun adalah kerana jurutera dan penyelidik di seluruh dunia merancang mikrocip yang semakin cekap kuasa yang masih memberikan kelajuan tinggi.
Untuk itu, para penyelidik yang diketuai oleh pasukan di Universiti Brigham Young baru sahaja membina analog-ke-digital berkelajuan tinggi yang paling cekap kuasa di dunia Penukar (ADC) mikrocip. ADC adalah sekeping teknologi kecil yang terdapat di hampir setiap peralatan elektronik yang menukar isyarat analog (seperti gelombang radio) menjadi isyarat digital.
ADC yang dibuat oleh profesor BYU Wood Chiang, Ph.D. pelajar Eric Swindlehurst dan rakan-rakan mereka hanya menggunakan 21 mili-watt kuasa pada 10GHz untuk komunikasi tanpa wayar jalur lebar ultra; ADC semasa menggunakan beratus-ratus milli-Watt atau bahkan Watt kuasa pada kelajuan yang setanding. ADC buatan BYU mempunyai kecekapan kuasa tertinggi yang ada pada masa ini di peringkat global, rekod yang dimiliki oleh margin yang besar.
"Banyak kumpulan penyelidikan di seluruh dunia memberi tumpuan kepada ADC; ia seperti persaingan siapa yang dapat membina kereta paling pantas dan paling efisien bahan bakar di dunia, ”kata Chiang. "Sangat sukar untuk mengalahkan orang lain di seluruh dunia, tetapi kami berjaya melakukannya."
Cabaran utama yang dihadapi para penyelidik seperti Chiang ialah lebar jalur yang semakin tinggi dalam peranti sistem komunikasi bermaksud litar yang menggunakan lebih banyak tenaga. Chiang, Swindlehurst, dan pasukan mereka berupaya menyelesaikan masalah dengan memusatkan perhatian pada bahagian penting dari ADC litar dipanggil DAC, yang merupakan bahagian tengah yang bermaksud pembalikan tepat ADC: penukar digital-ke-analog.
Bagi yang mahir dari segi teknologi, berikut adalah penjelasan luas mengenai apa yang dilakukan oleh pasukan penyelidik:
Mereka menjadikan penukar lebih pantas dan lebih cekap dengan mengurangkan beban daripada DAC dengan menskalakan kedua-dua kapasitor luas dan jarak plat selari. Mereka juga mengumpulkan kapasitor unit secara berbeza daripada cara konvensional, mengumpulkan bersama-sama kapasitor unit yang merupakan sebahagian daripada bit yang sama dalam DAC dan bukannya mencampurkannya sepanjang. Melakukannya menurunkan kapasitansi parasit plat bawah sebanyak tiga kali, dengan ketara mengurangkan penggunaan kuasa sambil meningkatkan kelajuan.
Akhirnya, mereka menggunakan suis bootstrapped tetapi memperbaikinya dengan menjadikannya dual-path di mana setiap jalan dapat dioptimumkan secara bebas. Kaedah ini meningkatkan kelajuan tetapi tidak memerlukan perkakasan tambahan kerana melibatkan pemisahan peranti yang ada dan membuat perubahan laluan di litar.
"Kami telah membuktikan teknologi cip di sini di BYU dan tidak ada persoalan mengenai keberkesanan teknik khusus ini," kata Chiang. “Kerja ini benar-benar mendorong sampul surat apa yang mungkin dan akan menghasilkan banyak kemudahan untuk pengguna. awak Wi-Fi akan terus menjadi lebih baik kerana teknologi ini, anda akan mempunyai kelajuan muat naik dan muat turun yang lebih pantas dan anda boleh menonton 4K atau bahkan 8K dengan sedikit atau tiada lag sambil mengekalkan hayat bateri.”
Chiang berkata aplikasi lain yang mungkin berlaku untuk ADC termasuk kenderaan autonomi (yang menggunakan banyak jalur lebar tanpa wayar), alat pakai pintar seperti cermin mata atau kanta lekap pintar, dan juga perkara seperti peranti yang boleh ditanam.
Peranti memerlukan reka bentuk dan pengesahan yang canggih untuk memastikan bahawa beribu-ribu sambungan di Penukar akan berfungsi dengan betul. Kesalahan tunggal dalam reka bentuk memerlukan sekurang-kurangnya satu tahun lagi untuk diperbaiki, jadi pasukan gembira tidak melakukan kesalahan.