เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มสูงขึ้นสำหรับมือถือที่รวดเร็วปานสายฟ้า เทคโนโลยีในแต่ละปี ยักษ์ใหญ่ด้านเทคโนโลยีจะสร้างอุปกรณ์ที่เร็วขึ้นและทรงพลังยิ่งขึ้นด้วยพลังงานแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่ารุ่นก่อนๆ
เหตุผลหลักที่บริษัทต่างๆ เช่น Apple และ Samsung สามารถดึงสิ่งนี้ออกมาได้อย่างน่าอัศจรรย์ปีแล้วปีเล่า เนื่องจากวิศวกรและนักวิจัยทั่วโลกกำลังออกแบบไมโครชิปที่ประหยัดพลังงานมากขึ้นซึ่งยังคงให้ความเร็วสูง
ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยที่นำโดยทีมจากมหาวิทยาลัย Brigham Young ได้สร้างระบบอนาล็อกเป็นดิจิตอลความเร็วสูงที่ประหยัดพลังงานมากที่สุดในโลก Converter (ADC) ไมโครชิป ADC เป็นเทคโนโลยีชิ้นเล็ก ๆ ที่มีอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชิ้นที่แปลงสัญญาณแอนะล็อก (เช่นคลื่นวิทยุ) เป็นสัญญาณดิจิตอล
ADC สร้างโดยศาสตราจารย์ Wood Chiang, Ph.D. นักศึกษา Eric Swindlehurst และเพื่อนร่วมงานของพวกเขาใช้พลังงานเพียง 21 มิลลิวัตต์ที่ 10GHz สำหรับการสื่อสารไร้สายแบบอัลตราไวด์แบนด์ ADC ปัจจุบันใช้พลังงานหลายร้อยมิลลิวัตต์หรือแม้กระทั่งวัตต์ด้วยความเร็วที่เทียบเท่ากัน ADC ที่ผลิตโดย BYU มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูงสุดในปัจจุบันซึ่งมีอยู่ทั่วโลกซึ่งเป็นสถิติที่มีอัตรากำไรสูง
“ กลุ่มวิจัยจำนวนมากทั่วโลกให้ความสำคัญกับ ADCs; มันเหมือนกับการแข่งขันกันว่าใครจะสร้างรถที่เร็วและประหยัดน้ำมันที่สุดในโลกได้” เชียงกล่าว “ มันยากมากที่จะเอาชนะคนอื่น ๆ ทั่วโลก แต่เราก็ทำได้แค่นั้น”
ความท้าทายหลักที่นักวิจัยอย่างเชียงต้องเผชิญคือแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้นภายในอุปกรณ์ระบบสื่อสารหมายถึงวงจรที่ใช้พลังงานมากขึ้น เชียง สวินเดิลเฮิร์สต์ และทีมงานเริ่มแก้ปัญหาโดยเน้นที่ส่วนสำคัญของ ADC วงจรไฟฟ้า เรียกว่า DAC ซึ่งเป็นส่วนตรงกลางที่ย่อมาจาก ADC: ตัวแปลงดิจิทัลเป็นแอนะล็อก
สำหรับผู้ที่เข้าใจเทคโนโลยีนี่คือคำอธิบายกว้าง ๆ เกี่ยวกับสิ่งที่ทีมวิจัยทำ:
พวกเขาทำให้ตัวแปลงเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยลดการโหลดจาก DAC โดยปรับขนาดทั้งสอง capacitor พื้นที่แผ่นขนานและระยะห่าง พวกเขายังจัดกลุ่มยูนิตคาปาซิเตอร์ให้แตกต่างจากวิธีทั่วไป โดยจัดกลุ่มยูนิตคาปาซิเตอร์ที่เป็นส่วนหนึ่งของบิตเดียวกันใน DAC แทนที่จะให้พวกมันถูกแทรกเข้าด้วยกันตลอด การทำเช่นนี้จะลดความจุของปรสิตที่แผ่นด้านล่างลงถึงสามเท่า ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานลงอย่างมากในขณะที่เพิ่มความเร็ว
ในที่สุด พวกเขาใช้สวิตช์บูตสแตรป แต่ได้รับการปรับปรุงโดยทำให้เป็นสองพาธ ซึ่งแต่ละพาธสามารถปรับให้เหมาะสมอย่างอิสระ วิธีนี้จะเพิ่มความเร็วแต่ไม่ต้องใช้ฮาร์ดแวร์เพิ่มเติม เนื่องจากเป็นการแยกอุปกรณ์ที่มีอยู่และเปลี่ยนแปลงเส้นทางในวงจร
“เราได้พิสูจน์เทคโนโลยีของชิปที่ BYU แล้ว และไม่มีข้อสงสัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพของเทคนิคเฉพาะนี้” เชียงกล่าว “งานนี้ผลักดันสิ่งที่เป็นไปได้ออกไปอย่างแท้จริง และจะส่งผลให้เกิดความสะดวกสบายมากมายแก่ผู้บริโภค ของคุณ Wi-Fi จะยังคงดีขึ้นต่อไปเนื่องจากเทคโนโลยีนี้ คุณจะมีความเร็วในการอัพโหลดและดาวน์โหลดที่เร็วขึ้น และคุณสามารถรับชม 4K หรือ 8K ได้โดยแทบไม่กระตุกหรือไม่มีเลยในขณะที่ยังคงอายุการใช้งานแบตเตอรี่ไว้”
เชียงกล่าวว่าแอปพลิเคชั่นอื่น ๆ ที่เป็นไปได้สำหรับ ADC ได้แก่ ยานพาหนะที่เป็นอิสระ (ซึ่งใช้แบนด์วิดท์ไร้สายจำนวนมาก) อุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะเช่นแว่นตาหรือคอนแทคเลนส์อัจฉริยะและแม้กระทั่งสิ่งต่างๆเช่นอุปกรณ์ปลูกถ่าย
อุปกรณ์จำเป็นต้องมีการออกแบบและการตรวจสอบที่ซับซ้อนเพื่อให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อหลายพันรายการในไฟล์ Converter จะทำงานได้อย่างถูกต้อง ความผิดพลาดเพียงครั้งเดียวในการออกแบบจะต้องใช้เวลาอย่างน้อยหนึ่งปีในการแก้ไขดังนั้นทีมงานจึงรู้สึกตื่นเต้นที่ไม่มีข้อผิดพลาด