Para atender à crescente demanda por dispositivos móveis ultrarrápidos tecnologia, a cada ano os gigantes da tecnologia criam dispositivos mais rápidos e potentes, com bateria de maior duração do que os modelos anteriores.
O principal motivo pelo qual empresas como a Apple e a Samsung podem milagrosamente conseguir isso ano após ano é porque engenheiros e pesquisadores em todo o mundo estão projetando microchips cada vez mais eficientes em termos de energia que ainda oferecem altas velocidades.
Para tanto, pesquisadores liderados por uma equipe da Brigham Young University acabaram de construir o modelo analógico para digital de alta velocidade mais eficiente do mundo conversor (ADC) microchip. Um ADC é uma pequena peça de tecnologia presente em quase todos os equipamentos eletrônicos que converte sinais analógicos (como uma onda de rádio) em um sinal digital.
O ADC criado pelo professor da BYU Wood Chiang, Ph.D. o estudante Eric Swindlehurst e seus colegas consomem apenas 21 mili-Watts de energia a 10 GHz para comunicações sem fio de banda ultralarga; ADCs atuais consomem centenas de milli-Watts ou mesmo Watts de potência em velocidades comparáveis. O ADC feito pela BYU tem a maior eficiência energética atualmente disponível no mundo, um recorde que detém por uma margem substancial.
“Muitos grupos de pesquisa em todo o mundo se concentram em ADCs; é como uma competição de quem consegue construir o carro mais rápido e mais econômico do mundo ”, disse Chiang. “É muito difícil derrotar todos os outros ao redor do mundo, mas conseguimos fazer exatamente isso.”
O principal desafio enfrentado por pesquisadores como Chiang é que larguras de banda cada vez maiores nos dispositivos do sistema de comunicação significam circuitos que consomem mais energia. Chiang, Swindlehurst e sua equipe começaram a resolver o problema concentrando-se em uma parte importante do ADC o circuito chamado DAC, que é uma peça central que representa o reverso exato do ADC: conversor digital para analógico.
Para os conhecedores de tecnologia, aqui está uma ampla explicação do que a equipe de pesquisa fez:
Eles tornaram o conversor mais rápido e eficiente, reduzindo a carga do DAC, dimensionando tanto o capacitor área e espaçamento de placas paralelas. Eles também agruparam os capacitores unitários de maneira diferente da maneira convencional, agrupando os capacitores unitários que fazem parte do mesmo bit no DAC, em vez de intercalá-los. Isso reduziu a capacitância parasita da placa inferior em três vezes, reduzindo significativamente o consumo de energia e aumentando a velocidade.
Por fim, eles usaram um switch inicializado, mas o aprimoraram tornando-o de caminho duplo, onde cada caminho pode ser otimizado de forma independente. Este método aumenta a velocidade, mas não requer hardware adicional porque envolve a divisão de dispositivos existentes e a realização de mudanças de rota no circuito.
“Comprovamos a tecnologia do chip aqui na BYU e não há dúvidas sobre a eficácia desta técnica específica”, disse Chiang. “Este trabalho realmente vai além do que é possível e resultará em muitas conveniências para os consumidores. Seu Wi-Fi continuará melhorando por causa dessa tecnologia, você terá velocidades de upload e download mais rápidas e poderá assistir em 4K ou até 8K com pouco ou nenhum atraso, mantendo a vida útil da bateria.”
Chiang disse que outras aplicações prováveis para o ADC incluem veículos autônomos (que usam uma tonelada de largura de banda sem fio), wearables inteligentes como óculos ou lentes de contato inteligentes e até coisas como dispositivos implantáveis.
O dispositivo exigia um design sofisticado e verificação para garantir que todos os milhares de conexões no conversor funcionaria corretamente. Um único erro no projeto levaria pelo menos mais um ano para ser corrigido, de modo que a equipe ficou emocionada por não ter cometido erros.