Чтобы удовлетворить растущий спрос на молниеносные мобильные устройства technologyКаждый год технологические гиганты создают более быстрые и мощные устройства с более продолжительным временем автономной работы, чем предыдущие модели.
Основная причина, по которой такие компании, как Apple и Samsung, могут чудесным образом справляться с этим из года в год, заключается в том, что инженеры и исследователи по всему миру разрабатывают все более энергоэффективные микрочипы, которые по-прежнему обеспечивают высокую скорость.
С этой целью исследователи во главе с командой из Университета Бригама Янга только что построили самый энергоэффективный высокоскоростной аналогово-цифровой Преобразователь (АЦП) микрочип. АЦП - это крошечный элемент технологии, присутствующий почти в каждом электронном оборудовании, который преобразует аналоговые сигналы (например, радиоволны) в цифровой сигнал.
ADC, созданный профессором BYU Вуд Чиангом, доктором философии. студент Эрик Суиндлхерст и их коллеги потребляют всего 21 милливатт энергии на частоте 10 ГГц для сверхширокополосной беспроводной связи; Современные АЦП потребляют сотни милливатт или даже ватт мощности при сопоставимых скоростях. АЦП, изготовленный на базе BYU, имеет наивысший доступный в настоящее время в мире энергоэффективность, рекорд, который он удерживает со значительным отрывом.
«Многие исследовательские группы по всему миру сосредотачиваются на ADC; это похоже на соревнование в том, кто может построить самый быстрый и самый экономичный автомобиль в мире », - сказал Чан. «Очень сложно победить всех в мире, но нам удалось это сделать».
Основная проблема, с которой сталкиваются такие исследователи, как Чан, заключается в том, что все более широкая полоса пропускания в устройствах системы связи означает, что цепи потребляют больше энергии. Чан, Суиндлхерст и их команда решили решить проблему, сосредоточив внимание на ключевой части ADC. схема называется ЦАП, который представляет собой центральную часть, которая обозначает точную противоположность АЦП: цифро-аналоговый преобразователь.
Для технически подкованных, вот подробное объяснение того, что сделала исследовательская группа:
Они сделали преобразователь быстрее и эффективнее, снизив нагрузку на ЦАП за счет масштабирования как конденсатор площадь и расстояние между параллельными пластинами. Они также сгруппировали единичные конденсаторы иначе, чем обычно, группируя вместе единичные конденсаторы, которые являются частью одного и того же бита в ЦАП, а не чередуя их повсюду. Это позволило снизить паразитную емкость нижней пластины в три раза, значительно снизив энергопотребление и одновременно увеличив скорость.
Наконец, они использовали коммутатор с начальной загрузкой, но улучшили его, сделав его двухканальным, где каждый путь можно оптимизировать независимо. Этот метод увеличивает скорость, но не требует дополнительного оборудования, поскольку он включает в себя разделение существующих устройств и изменение маршрута в цепи.
«Мы доказали технологию чипа здесь, в BYU, и нет никаких сомнений в эффективности этой конкретной технологии», — сказал Чан. «Эта работа действительно расширяет границы возможного и принесет потребителям много удобств. Твой Wi-Fi Благодаря этой технологии будет продолжать улучшаться, у вас будет более высокая скорость загрузки и выгрузки, и вы сможете смотреть 4K или даже 8K практически без задержек, сохраняя при этом срок службы батареи».
Чан сказал, что другие вероятные приложения для ADC включают автономные транспортные средства (которые используют тонну беспроводной полосы пропускания), интеллектуальные носимые устройства, такие как очки или умные контактные линзы, и даже такие вещи, как имплантируемые устройства.
Устройство требовало сложной конструкции и проверки, чтобы гарантировать, что все тысячи соединений в Преобразователь будет работать правильно. На исправление единственной ошибки в дизайне потребовался бы как минимум дополнительный год, поэтому команда была очень рада, что не допустила ошибок.